上一篇说到:千菌万*危机四伏,免疫系统嚎镇八方。今天就来聊聊“千磨万击还坚劲,任尔东西南北风”下的“将*”——T细胞和B细胞,以及他们一生劲敌——病*的一些介绍。
看完这期,你会了解:
看完这期,你会了解:
1
你的T细胞
有多“难”
2
T细胞的多功能与印刷术的相似性
3
2米长的DNA放进几微米的细胞核
4
病*的
哲学观
5
时间会治愈一切吗?
何以称之为将*?不仅因为B细胞分泌抗体可以攻击细菌病*,细胞*T细胞具有可以直接通过穿孔素(perforin)颗粒酶(granzyme)等消灭异物的强悍攻击力,更因为纵观其发育生涯,它们经历过“地狱级”的考验——阴性选择和阳性选择(negativeandpositiveselection)。前者的目的在于筛选出不会攻击人体自身的T和B细胞,后者为了筛选出能正确接受下级信息的细胞,即下级细胞表面的ligand能与受体B,TCellreceptor(BCR,TCR)相结合,正确传导病*和细菌的信息。不能活过这两个选择的细胞,会被直接淘汰。
Guytonandhallphysiology,Chapter35ResistanceoftheBodytoInfection:II.
之前说过,这T细胞如周公瑾,文能协助B细胞分泌抗体,武能作为大将消灭病原体,奥秘在于T细胞有非常完善的分工,也就是亚型(subtype):要是这个T细胞上有CD4这个分子的表达,则称之为Thelpercell;如果表面是CD8的表达,那么成为CytotoxicTcell等等,他们各司其职,通合力作对抗外敌。但是,光光Thelpercell的亚型又有好多种(如图),就更不提B细胞分泌的抗体种类了,简直无穷无尽。人体内就如现在的手机电路板,寸土寸金,必须要以最小的占地空间完成最大化的功能。最直接的方法是,在一开始就存储这么多这些细胞和抗体的直接拷贝,但数以亿计的量,即便塞得下,但人体有更绝的解决办法。是什么呢?
如何用有限的字母完成近乎无限的单词拼写?单词的基础是字母,字母是有限的,将其做成模板储存即可。这样就能以排列组合的方式完成最大化的工作。人体内也如出一辙,在一个极小的细胞核内塞入巨量的DNA序列,如果你将DNA简化,能看到的就是一个排好了队的“基本字母”,存贮着合成你体内所有所需的“原材料”,只要将其拿出-组合-拼装。相对应DNA解螺旋-转录-翻译。
以前学细胞生物学的时候查过印象很深,人这么大生物,一个细胞的DNA展开能有2米多长。问题又来了,这么长的一卷“毛线”,怎么塞得进几微米的细胞核啊?
沙粒,头发丝,PM2.5,PM10与细胞核之间的大概大小比对图。
DNA太长放不下,那就绕着组蛋白(histone)卷起来,一卷不够那就多绕几卷。要用的时候再展开。不禁感慨,人体就是收纳学的鼻祖。
讲了这么多,能想到人体靠着*斧神工般的储备方式和排列组合,B和T细胞表面的cellreceptor能组合出几乎无穷的受体,去结合大自然中无穷无尽的抗原(antigen),由T细胞辅助被激活后分泌抗体。在斯诺登的自传中,提到过这样一个观点:人脑和电脑的相似点在于,都会给自己经历过的事情留下一些永久地记录(permanentrecord,同时也是书名),在人脑中被认为是记忆和经验,在电脑里就是缓存。当下一次再遇到同样的事情之时,就会调用经验/缓存,减少劳动/计算带来的能量损失。这何尝不是记忆B细胞/浆细胞(plasmacell)的功能?!浆细胞作为曾经的抗敌先锋,将宝贵的敌方记录在案,如果再有同样的病原体入侵,就可以直接分泌抗体来对抗它,何其巧妙。
同样巧妙的是病*,他们的构造决定了自己只能依附宿主生存。人的细胞在繁衍之时采用的有丝分裂(mitosis)和减数分裂(meiosis)具有高度的保真性(fidelity),也就是说,会采用各种方式保证复制在大多数情况下不出差错。而病*可没有什么马斯洛需求,他们的目的只有一个:繁衍。也正因此,病*的遗传物质在复制的时候就如酒驾,开到哪儿是哪儿。这种几乎疯狂的复制过后,就会发生突变(mutation)。这也是为什么你前几年看到是H1N1的流感,过几年就是H7N9了。H和N分别代表该流感病*表面的一种蛋白(如图),这两种蛋白可以结合并进入宿主细胞。蛋白是由核内的遗传物质决定的,遗传物质的突变会导致蛋白的改变,相应*力也会改变。因此,病*的哲学就是在不断突变种寻找一个比较好的突变体,能入侵更多生物,繁衍更多后代。只要突变的量够多,总会有那么几株突变是有利于自己生存的,失败是成功之母,病*深谙此理。病*与免疫系统可以说是相生相克,生生不息,生命不息,病*不止。
常常会看到有人说,时间会治愈一切。虽然是片面的,但有一定道理。因为如果不是记忆B细胞认得的病原体,也不是他们下级能消灭的强敌,之前所述的一系列T,B细胞的激活到工作是需要时间的,分泌抗体更是需要经历类别转换(classswitching)的,而且免疫系统之庞大,除了T细胞B细胞外,还有巨噬细胞,NK细胞,补体系统等全力合作!这一切的一切发挥效果都需要时间。很经典的一个说法:感冒吃药7天,休息一周也是这个道理。请大家注意身体,保证良好的作息,也不放松警惕,让免疫系统为你镇守边疆。
最后分享一个和的西班牙流感大流行隔离和新冠隔离的图。年过去了,各种抗病*药,通气和生命支持仪器等高科技设备已经从无到有,是医疗上长足的进步,但对抗如此突发而又多变的病*,目前最有效的依然是immuneresponse.
AlphaMedEnglish
供稿:LYC
编辑:路遥遥
审核:TS
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