生命的甜蜜“外衣”

示怜云

细胞表面上有着甜蜜的“外衣”，如果能完全破译，我们将能迎来医学的新篇章。

当说到糖的时候，你可能想到的是五颜六色的糖果，或是颗粒状的砂糖、红糖等。但你可能不知道的是，我们身体里的每个细胞的表面都覆盖着糖，这种糖是一种多糖，它们是由许多单糖分子组合成的长链。多糖除了参与人体内许多生命活动之外，它们也与许多健康问题有着关联，包括艾滋病、自身免疫疾病和癌症等。

多糖的结构十分复杂，但研究人员认为，分析出每种细胞上多糖的位置和结构，可以帮助医生诊断和治疗他们的病人，并将引领我们进入现代医学的新时代。

细胞身上的“外衣”

蛋白质、核酸（DNA和RNA）和多糖是三类主要的生物大分子，它们之间有很大差别，但都密切配合，共同参与生命过程。其中，DNA决定着我们的外表，我们的思考和行为能力，甚至决定着我们最易患的疾病。在DNA链中存在很多很短的片段，通常包含如何合成蛋白质的指令，这些DNA片段就是基因。蛋白质则是细胞“埋头苦干的工人”，参与了细胞生命活动的每一个进程。

多糖大多会附着在细胞膜的蛋白质和脂肪身上，它们一起在细胞外形成一层厚厚的糖衣。事实上，假如你能用肉眼看到一个细胞，它看起来会像一个长满绒毛的小球，这些绒毛就是多糖。

这些多糖可以极大地影响细胞膜上蛋白质的工作方式，甚至影响整个细胞的行为反应。例如，如果你改变细胞上的一些多糖，这可能会使该细胞迁移到我们身体的不同位置。

细胞的糖衣还决定着细胞如何与外界发生作用。我们身体中的每一种细胞都有着独特的糖衣，任何想进入细胞的东西，它必须能识别这是何种糖衣，并使用正确的方式抓住糖衣，然后才能进入其中。这有点类似于攀岩，你得有合适的工具抓住岩体，才有可能攀登上去。

一个最为典型的例子就是受精过程。精子抵达卵子后，它会遇到一层透明带，这就是包裹卵子的厚厚的糖衣，只有精子细胞的表面才有合适的分子工具来抓住这层糖衣，精子才有机会钻入卵子。

然而，一些病原体能利用多糖来帮助它们感染人体细胞。像艾滋病毒和埃博拉病毒等这样的致命病毒，已经进化出具有抓住特定多糖的能力，当它们入侵人体时，它们就可以快速“锁定”需要感染的人类细胞。不过，这倒是给治疗艾滋病等疾病提供了一个方法：让这些病毒与细胞上的多糖无法发生作用，来阻碍这些病毒入侵细胞。现在，研究人员正在努力实现这个治疗方法。

多糖与免疫系统

多糖还能直接地影响免疫系统。我们已经知道，每一种细胞都有着独特的糖衣，比如，肾细胞的糖衣看起来与免疫细胞的糖衣是不同的，但它们之间也有相似之处。事实上，在我们身体内的免疫细胞，通常不会攻击我们身体内自己的细胞，因为我们身体所有细胞的糖衣中，都有着很多相似的多糖，用来表明自己原本属于人体内。

相比之下，细菌和寄生虫披着与人体细胞完全不同的糖衣，当它们入侵身体时，人体的免疫细胞就会根据它们的糖衣把它们标记为“外来物”，并对其进行攻击。然而，一些细菌病原体，如B组链球菌（通常会导致婴儿严重感染），可以通过携带与人体细胞类似的糖衣，来伪装成人体细胞，如同穿着羊皮的狼，避免被人体的免疫系统检测到，从而危害人体。

新的研究还表明，一些自身免疫疾病，比如类风湿性关节炎、自身免疫性胰腺炎等，也与多糖有着密不可分的联系。正常情况下，我们的免疫细胞充当我们身体的“防御系统”，它们分泌出的抗体（一种大型蛋白质），能识别并消灭有害细菌或病毒等外来入侵物。但是，当免疫细胞“昏了头”时，产生出错误的抗体，结果把身体内的正常细胞當成了敌人，造成不正常的炎症反应或是组织伤害，进而影响身体健康，造成疾病。而抗体身上也覆盖着多糖，这些多糖直接影响着抗体的攻击能力。

此外，食物中的多糖也能引起免疫反应。例如，许多研究表明，如果经常吃红肉（营养学中特指来自哺乳动物的肉）的话，那么它会导致身体出现慢性炎症，这是什么原因呢？直到最近，科学家才搞清楚罪魁祸首是一种多糖，叫做N-羟乙酰神经氨酸，简称Neu5Gc。Neu5Gc存在于所有哺乳动物身体中，唯独人类没有，可能是因为可以产生Neu5Gc的早期人类都死于一种古老的疟疾。

然而，尽管我们现在缺乏产生Neu5Gc的能力，但如果我们通过吃红肉获得这种多糖，我们的身体就将其“编织”到体内细胞上的糖衣中。但我们的免疫系统会识别出Neu5Gc，并把包含这种多糖的细胞当作外来物进行攻击。所以每天都吃红肉时，这在体内就相当于持续地产生炎症反应，这样的慢性炎症会提高人患动脉硬化、Ⅱ型糖尿病、冠心病，以及直肠癌、胰腺癌、肺癌等疾病的风险。

分析多糖极具挑战性

总之，多糖与许多疾病状态有关联。研究人员认为在未来，医生们也许能利用多糖，来诊断和治疗艾滋病、类风湿性关节炎、食物过敏、癌症等疾病。为了实现这个愿望，研究人员需要分析人体内每种细胞上多糖的结构和其附着的位置。不过，分析多糖是一个十分具有挑战性的任务。

多糖的结构远比DNA的复杂得多。DNA只有四种碱基（A、T、G、C）串成一行组成的，但是多糖是由几十种不同的单糖组成的，而且它们一起组合成了复杂多变的枝杈结构。分析多糖不仅仅是分析它由哪些单糖组成的，而且还需要分析这些单糖是如何组合在一起的。此外，每个细胞都有着相同的基因组，但是每一种细胞上的糖衣都是不一样的，这无疑加大了分析多糖的任务量。

但是这吓不倒研究人员们。在2018年底，由美国哈佛医学院的理查德·卡明斯和克罗地亚萨格勒布大学的戈登·劳克共同创建了“人类多糖组计划”，其计划是尝试分析人体内所有的多糖。研究人员正在研发快速、可靠地分析人体多糖的方法，并希望在不久的将来能搞清楚它们与各种疾病之间的关系，进而来帮助医生们诊断和治疗各种疾病。总之，随着我们逐步破译生命这种甜蜜“外衣”，医学的新篇章即将开启。