是杀是留?一个复杂的过程
2023-06-09
生物的基本组成单位是细胞,但对于细胞对话我们知之甚少。从这些对话中,我们可以洞悉生命的本质:大脑的中枢控制系统如何发送指令?如何决定我们身体的健康水平?人的思维、感觉和行为如何协调统一?对于这些问题,作者在本书的四个部分中一一解答。
[美]乔恩·利夫
拥有耶鲁大学数学学士学位和哈佛大学医学院医学博士学位,老年精神病学专家,美国精神病学协会杰出终身研究员。
龚银
自由译者。2010年毕业于湖南农业大学,2013年毕业于中国科学院生物化学与分子生物学专业。毕业后一直从事翻译、记者等文字工作,迄今已累计翻译数百万字,尤其擅长中译英,作品以清新自然、简约流畅见长。
我们现已知晓,抗原是可以触发免疫应答的分子,而自身抗原是暴露于细胞表面的正常分子。身处细胞膜特殊表面凹槽中的自身抗原会告诉T细胞,它们所在的细胞没有问题,内部也没有病毒等异物。自身抗原是正常细胞的标志。
T细胞最重要的功能就是在不伤害人体的情况下积极消灭微生物、癌症和残骸。如果T细胞误解了自身抗原传达的信息,它们就会攻击正常的人体细胞,从而导致组织受损。
成熟的T细胞会扫描它们遇到的每个细胞,搜寻常态和患病的特定迹象。这些迹象包括细胞内释放并放置在表面特殊凹槽中的识别分子,以及由其他免疫细胞放置的内部感染标记。每个细胞都会挂上识别分子来反映细胞内部的情况,比如功能正常、有微生物入侵、存在癌症、受损等等。
两大评估系统
T细胞具备两大系统,作用是识别其他细胞上的分子并评估。其中一种系统涉及特殊的呈递细胞,它们会从异常细胞中获取分子并将其交予T细胞,如果T细胞和呈递细胞一致认为捕获的是危险分子,那么T细胞就会受到激活并转变成战斗细胞。对于这种激活,呈递细胞不仅要提供可疑粒子,还要在有判定结果时再向T细胞发出同意信号。
另一种系统涉及除红细胞以外的所有细胞,从其内部发出的示例分子会暴露于细胞表面。对于这些分子,T细胞会在没有呈递细胞帮助的情况下做出评估,但只有已激活且用作杀伤细胞的T细胞才能强势应对这些威胁性颗粒而无须呈递细胞加以辅助。
我们每天吃的食物是一种特殊的外来物质,会由T细胞进行评估。在肠道中,细胞可能将接二连三进入的食物都视为异物,因而每次进食都可能引发致命的免疫反应。为了抑制这种食物反应,身体必须按照严格标准来生成调节性T细胞。
这些T细胞非常擅长克制自己对食物的反应,甚至还可以避免对自然界中前所未见的合成化学物质产生反应。但应对食物颗粒的难点在于,这些特殊的T细胞必须每天与肠道细胞和微生物进行协作性对话来获得支持。肠道内皮细胞和微生物会培训调节性T细胞,让其充分了解哪些是必需营养物质和消化产物,哪些是友善的肠道微生物。在这些对话中,维生素D3、维生素A和叶酸等也起着重要的信号作用,可以提醒保护性T細胞不参与攻击。
危机四伏
为了追捕微生物,杀伤细胞必须迅速繁殖并游走于全身各处,但所经之地不仅危机四伏,通常还没有氧气和食物。针对这一艰难旅程,T细胞能够通过专门设计的全新方式来利用其内部代谢循环。通常,分子是细胞内普通的营养与能量途径的一分子,它们会充当信号来刺激T细胞发生急剧转变,成为更大、更具攻击性的细胞。
攻击性T细胞需要进行与以往不同的新代谢,它们会运用其他方法从细胞内除普通线粒体之外的其他位置来获得能量。攻击性T细胞会摄取谷氨酰胺等替代性养分,这也是它们不会在日常饮食中摄取的新养分。燃烧谷氨酰胺而非糖类的方式可以提供更多能量,让细胞以比正常活动快200倍的速度来实施攻击。然而,利用谷氨酰胺这一替代性养分会使细胞付出很大的代价,而且对细胞内部资源的需求极高。因此,这种新代谢的持续时间不会太长。
在上述升级为凶悍攻击性细胞的急剧转变过程中,多个细胞区室内部及其之间都会进行细胞对话。这些对话一部分发生在细胞的代谢通路中,另一部分发生在细胞核。细胞核内的基因会触发生成新物质,用于构建强大的攻击性细胞。在与之类似的内部信号传递作用下,癌细胞也会具备异乎寻常的攻击特性。通过了解这些内部T细胞信号,我们可以基于激发T细胞的攻击力,同时降低癌细胞的破坏性的方式来开展新的治疗。
在抗击外敌期间,杀伤性T细胞会与不幸沦为猎物的细胞之间形成物理附着,我们称之为免疫突触。这种连接在结构和功能上都与神经元突触大不相同,而且只能持续很短的时间。当T细胞触碰到目标细胞时,二者的细胞膜几乎是立即形成一种类似于手指交叉的临时互锁连接。数分钟之内,较大的支架分子会形成一个扁平的永久性连接,而临时互锁结构也会随之逐渐消失。
接着,一种复杂的大型分子机器(常用于编排在细胞分裂时经拖动到位的染色体)会在发动机分子的推拉下到达免疫突触附近。然后,这种机器会生产出像注射器一样的大型装置,将一包包的有毒颗粒投向猎物。这一复杂的过程只会持续短短几分钟,效果却是显著的。
保护健康组织
在抗病战斗中,T细胞还会采取另一种重要战术来保护局部组织细胞,这种战术有点儿类似于避免攻击食物颗粒的机制。初始T细胞知道如何不杀死正常细胞,经过复刻的杀伤细胞大军则需要学习如何做到这一点。
初始T细胞并未将这些细微的知识点教授给迅速集结的衍生细胞大军。但当抗病战斗偃旗息鼓,T细胞会生成一种新的调节性T细胞,用以查探危险情况并指导杀伤细胞减缓活动,以免攻击正常人体细胞。与此同时,这些调节性T细胞还会巡视具体的执行情况。
在这一保护性过程中,诸多不同信号被用来改变杀伤细胞的代谢。如果杀伤细胞确实在攻击正常细胞,那么调节性T细胞就会积极运用信号来干预。这将成为未来信号研究的另一个方向,或可为治疗危险性感染提供新思路。