病菌眼里的免疫系统
要开始免疫系统之旅,我们不妨把自己设想成病原体,从它们的角度来感受一下免疫系统。当然,这个思路免不了要打一点折扣,因为即便我们努力想象病原体是如何感受环境的(这一点也不尽然,因为我们的日常生活与肠道寄生虫的生活区别太大了),一个微生物在进入人体的时候会遇到无数看似不相关的威胁,都可能要了它的小命。所以在行进的过程中,我会时不时停下来,解释发生了什么。我也会提到,不同类型的病原体会引起不同的免疫应答。好了,我们开始吧。
现在,有一个细菌,它刚刚遇到了人类宿主—让我们跟紧它。大多数细菌根本不在乎人类;它们不会来烦我们,甚至不理会我们。不过,少数细菌却极为擅长在人类组织中生存繁衍,它们甘愿为了它们选择的生活方式而承担随之而来的风险。[8]对那些侥幸攻克了人体防线的细菌而言,人体为它提供了极为优渥的资源—几乎无穷无尽的食物,和温暖、稳定的环境,细菌需要的一切这里都有。
细菌可以从任何地方进入人体,但是很可能第一个接触点是皮肤—严格意义上讲,皮肤也是免疫系统的一部分,因为它为人体提供了一道由多层细胞组成的可靠的物理屏障,而且大多数时候都能有效抵挡病原体入侵。许多细菌只能走到这里,然后要么放弃就此死去,要么在皮肤上安营扎寨,靠着我们分泌的油脂和它能找到的一切营养生存。有时候,它们会让皮肤起疹子或者导致皮肤感染,但是正常情况下,它们跟无数生活在我们皮肤上的细菌挤在一起,不会给我们添什么乱子。不过,一旦皮肤出了问题—伤口、微小的切口、擦伤、蚊虫叮咬、烧伤,这都会成为病原体溜进身体的入口。
另外一种常见的进入方式是通过口腔。一些入侵者会直达肺部和呼吸道的其他部位;另外一些则会到肠道里去碰碰运气,要知道,肠道里本来就有无数熙熙攘攘的细菌了,它们被称为人体的菌群或共生细菌;还有一些会试图沿着人体消化系统的黏膜上皮细胞进入人体内部。
还有一些细菌会瞄准人体的下半身,有些会试图通过尿道进入,这真可谓是“富贵险中求”,但是它的优势是便于在人群之中传播。对某些离开人体就无法存活的病原体来说,这很重要(一个著名的例子是HIV病毒),因为它们必须等到现在的宿主与另外一个人有身体接触的时候才有机会传播到下一个宿主。(https://www.daowen.com)
当一个病原体可真是不容易,它们的生存机会非常低。只有屈指可数的几个能够抵达目的地,绝大多数都死于入侵的途中:还没来得及跟人体接触,就死在了地上、墙上、海水里,或者某人的手帕上;死于外界环境中不适宜它们存活的温度,或者皮肤上危险的化学物质,或者胃里的胃酸和肠道里的消化酶;死于其他已经寄居在人体内的细菌(因为要竞争食物,有时也被直接攻击),它们对这些“外来户”可没什么尊重可言。肠道菌群甚至会向人体揭发病原体,并向肠道表面的细胞发出化学信号,使它们收缩,让病原体难以进入。
那些活下来的细菌仍然可能会被肠道里的菌群挤走,被尿液(如果它们试图走这条道的话)或眼泪、唾液冲走,或者被纤毛(肺部和呼吸道内皮细胞上的细微构造)赶走。
只有那些经过了重重考验依然活着的病原体才有可能进入人体,它们有理由感到自豪,并向依然健在的同伴们发表一番类似亨利五世向他的军队发表的“我们,我们这批佼佼者”的胜利演说。但是微生物才不干这些事情。不过,就像亨利五世的军队,这些病原体的麻烦才刚刚开始。
现在,细菌穿越了上皮细胞的物理屏障,它马上会遇到愤怒的先天免疫系统,这包括许多种细胞和分子,在自然选择的作用之下,它们演化出了许多办法来消灭入侵者。从病原体的角度看,这简直就是刀山火海:酶和小的抗菌肽分子会蚕食细菌的外膜;另一类蛋白质(我们叫作补体系统)会黏附在细菌表面,并在此集合,形成膜攻击复合体,在细菌表面穿孔。如果这些细菌侥幸逃过了它们的攻击,还有一些专门识别细菌的蛋白质会黏附在细菌表面,把它标记出来,供好几种猎食细菌的细胞(我们称之为吞噬细胞)食用—它们会把细菌整个吞下去,再用内部强大的化学武器来分解它。
有一种吞噬细胞叫作巨噬细胞,它不仅能吃掉细菌,也会分泌信号分子,促进炎症反应。这会使感染部位的血管舒张,细胞更易渗透,同时招集其他吞噬细胞赶来救援。对细菌来说,这意味着会突然出现更多想要消灭它的细胞。没错,人体内的细胞真的会从墙上爬出来(血管壁现在更容易渗透了)追杀细菌。