面对病原体 免疫系统的使命是尽量不过度反应
【编者按】
免疫系统是人体必不可少的防御系统，它守护着我们对抗疾病，治愈伤口，维持秩序和平衡。经过几千年的发展，它已经过不断的磨炼，以面对几乎无限的威胁。然而，尽管免疫系统是如此复杂精妙，但它依旧容易因疲劳、压力、营养不良甚至过度卫生等因素而受到损害。是的，它是一种脆弱而神奇的武器。在《优雅的守卫者》一书中普利策奖得主马特·里克特为我们讲述了关于人类免疫系统的故事。本文摘编自该书，由澎湃新闻经中信出版集团授权发布。
请想象一个狂欢节——一场完全开放的、来者不拒的盛典。而这， 就是你体内的生命正在经历的。
细胞聚集在你的体内，大多数都在它们自己的区域或器官内忙着处理关乎生存的工作。尽管忙碌，但一切都是那么高效、有序——血液在脉动，化学物质在流动运转，身体状态随着运动、温度、思考、情绪、年龄和疾病而改变，无形的生命机器执行着遗传密码中封装的指令。
在这数以亿计的细胞中，保洁员和工人也静静地聚集在生命的狂欢节里，吞噬着碎屑，偶尔有组织被损伤或破坏后，帮助重建和修复脚手架——它们也是免疫系统的一部分。哨兵和间谍亦如此，它们混迹在我们的细胞中，接收信号，与一个又一个分子擦肩而过，同时收集数据，看似被动实则时刻保持着警惕。新生长的组织是癌吗？器官受损了吗？细胞分泌的化学物质是否暗示着身体的某些部位受到了压力、睡眠不足或受到胁迫？
免疫系统一直在狂欢中寻找那些不受欢迎的入侵者。我们体内的狂欢节是否被病原体（病毒、细菌或寄生生物）造访？它们或许是我们不小心吸入的，从皮肤伤口进入的，又或许是上完厕所没洗干净沾上的，在地铁上蹭上的，抑或是在揉鼻子时从手背转移来的。与我们体内安分守己的正常细胞不同，这些病原体生来就要穿越边界，深入原生组织，扩散、侵蚀和繁殖。
一旦进入体内，病原体就会与我们的细胞混合、繁殖，形成一个菌落。它会占据派对的一个角落并扩散开来。此时，一个或多个一线免疫系统细胞便能察觉到危险。这些细胞包括中性粒细胞、自然杀伤细胞和树突状细胞等，它们都是消防队员。接下来，人体出现肿胀、疼痛和发烧，即炎症反应。生命狂欢时，一场酒吧斗殴就这样爆发了——但这还算不上一场全面战争，因为它是相对可控的，而你的免疫系统的目标就是保持这种状态。
然而，情况往往是复杂的。
举例来说，当免疫细胞大量出现并吞噬感染时，炎症就会加剧。一些免疫细胞在这个过程中会自毁。另一些则会立即押解俘虏到淋巴结这一防御中心接受评估。在那里，感染的情报会由一群T细胞和B细胞共享。它们可谓免疫系统里最厉害的战士了；事实上，它们也算得上是世界上最高效的生物结构。T细胞和B细胞之所以如此与众不同，原因就在于其高度的专一性。你体内数十亿个T细胞和B细胞中的任何一个，都是为了识别某种特定的感染而通过基因变异而来的。一旦某个T细胞或B细胞找到了其邪恶的另一半，即导致感染的幽灵，它就可以做出先天反应，开展迅速有效的防御，召集经过针对训练的守卫者向特定的抗原反扑。爆炸！内爆！毒气攻击！这下轮到好人吞掉坏蛋了！
听起来是个好消息，对吧？请别高兴得太早。
要维持生命狂欢节的和平并没有那么容易，这其中往往伴随着危险。 对于正在生病的人来说，炎症反应可不好玩，它可以把我们置于险地。免疫反应可能伴随着疲劳、发烧、发冷、不适和疼痛。对数百万人来说，过度的免疫反应本身就是一种慢性疾病。这就是为什么在所有可能的情况下，免疫系统的首要任务是维护和平。过度使用武力的后果往往不好，冲突会造成伤害，狂欢也会被打断，整个派对都会陷入焦虑——生命失去了平衡。
在面对病原体时尽量不过度反应，这是免疫系统必须完成却又几乎不可能完成的使命，毕竟这些病原体也是经过演化磨炼才得以生存的。它们是狡猾的、暴力的，有时甚至是愚蠢野蛮的节日破坏者。
请允许我向你们介绍这些反派以及它们所带来的挑战。它们的种类繁多，至少有上千种；它们形态各异，拥有自己的战术和武器。当我试着想象它们的范围时，我脑海中浮现出了《星球大战》原著中的场景——汉·索洛最后在莫斯·埃斯利酒吧与赏金猎人发生的一场激烈的打斗。那里的派对充斥着邪恶和古怪的人物：球根状大脑外露的管乐队成员、长着圆锥犄角的猩猩般的外星人、多刺绿脑袋的赏金猎人等。它们是连环杀手和自杀式袭击者——埃博拉病毒、葡萄球菌、禽流感病毒、肺炎病毒或细菌、梅毒螺旋体、天花病毒、脊髓灰质炎病毒等。
作为一个群体，它们被称为病原体，即引起疾病的罪魁祸首。人们很容易把病毒、细菌与病原体混为一谈，尽管其中一些的确是病原体，但并不意味着它们都是。数十亿的细菌生活在我们的体内，与我们和平共处。事实上，根据我所翻阅到的资料，大概只有1%的细菌可能会让你生病。你的体内很可能就有癌细胞，但它基本上不会掀起什么风浪。就像任何一个精彩的故事一样，有些角色总是善恶难辨的。
但是，如果不进行安检，不收押任何犯罪分子，那么情况将十分危险。
首先，我们来谈谈细菌。
它们可能是最早的生命形式之一，可以追溯到35亿年前。它们能够在早期存活下来的原因是，只要有食物来源，它们就能独立生长。任何一个细菌都是自给自足的小单元。它们很小，你可以把几千个细菌放进一个人体细胞中。但可别小瞧这些小小的细菌，它们不仅可能致命，更有改变人类历史的轨迹、塑造文化、改写时代的可怕的能力。14世纪的黑死病，就夺去了30%甚至更多欧洲人的生命。黑死病，或者说鼠疫，是由人类已知的最致命的病原体之一——耶尔森氏鼠疫杆菌引起的。它是一种由跳蚤传播的细菌，以1894年发现它的人亚历山大·耶尔森命名——如你所见，你应该对你发现的东西保持警惕。除此之外，这里还有一些你不想感染的细菌，包括大肠杆菌、沙门氏菌、破伤风杆菌、葡萄球菌和梅毒螺旋体。
接下来，就轮到病毒了。 细菌已经够小的了，但一个细菌里仍可以容纳数千个病毒。病毒中有一些是危险的，包括流感病毒、埃博拉病毒、狂犬病毒和天花病毒。病毒面临的一个挑战是，它们往往只有在首次侵入细胞并接管细胞自我复制的机制后，才能够繁殖和生长。
有一个关于病毒起源的理论可以解释它们的性质。细菌或许是最先出现的生命，然后才是其他更复杂的细胞。后来，一些细菌通过随机突变和演化，一点一点地将部分遗传物质抛弃，其中一些细菌形成了不那么复杂的生物体，并找到了一种感染细胞（包括哺乳动物细胞）并靠其生存的方式，于是，病毒存活了下来。另一种理论认为，病毒是从我们人类自身新陈代谢掉的细胞中剥离并演化而来的，它们找到了一种依靠我们人类细胞生存的方式。
可以说，我们这个时代最著名的病毒是人类免疫缺陷病毒，即HIV，它属于一个特殊的病毒类别——逆转录病毒。这些生物体有能力入侵细胞，并将自己整合到我们的DNA（脱氧核糖核酸）中，与我们混在一起。不难想象，从无数自身细胞中辨别外敌，对免疫系统来说是多么棘手的工作。与此同时，还有一个关键的问题：我们人类大约有8%的遗传物质来自逆转录病毒。这意味着，我们和这些病毒是混在一起的，它们是我们的一部分。从这一点上讲，它们不仅可能是有用的，甚至是必需的。 胎盘就是一个例子，根据某些理论，它可能就是由逆转录病毒演化而来，帮助在母亲和孩子之间传递分享物质。
最后，寄生生物。寄生生物比细菌还要复杂，而且它们的体形更大。它们是真核生物，往往被称为寄生虫，这是一种通俗的叫法，指还没有进化到植物或动物的生物体，包括一些蠕虫。加州大学旧金山分校的分子病毒学家埃里克·德尔瓦特向我介绍它们时，把它们称作“生命之树上的细小分支”。
寄生生物有时是致命的，如疟疾孢子虫、昏睡病锥虫以及在不卫生的条件下有巨大风险的贾第鞭毛虫。寄生虫像黑死病一样，可以通过其蛮横专行的能力塑造人类历史。疟原虫就是这样一种寄生虫，它在血液中迅速分裂，基本上可以占据整个循环系统。
细菌、病毒和寄生虫，这些不速之客具有一些重要的共同点。
那些最愚蠢的生物非常渴望繁殖，并常利用我们的身体来提供营养或复制，这使得它们最终会杀死我们——它们的宿主。从它们的角度来看，在理想情况下，它们会先感染我们，然后经由我们传染给其他人，不断地从一个人传到另一个人身上。但是它们很可能做不到这一点，所以它们会不停地自我复制，直到与我们同归于尽。一位免疫学家告诉我：“它们毫无节制的做法是很愚蠢的，这会害死我们大家。”
它们的另一个共同点是机动性。它们比其他细胞更容易在我们体内移动和穿过屏障。事实上，许多细胞很满足于待在它们生命狂欢节所在的区域或器官中，但病原体突破了屏障。例如，细菌那个叫作鞭毛的小尾巴，其上的小马达可以令它们骤然加速。具体来说，当沙门氏菌与食物一起被我们吞下时，它可能会利用这条尾巴驱动自己冲破肠道内壁，进入人体。它们天生就是侵略者。
下一个挑战，同时也是一个很大的挑战，就是这些生物体的高度可变性。
细菌和病毒复制非常快，细菌可以每20或30分钟繁殖一代，而有些病毒更快。每一次增殖都可能发生基因序列的改变、突变和移动，这些变化会使我们身体不认识原来的病毒或细菌，不知道如何防御这些外敌。而人类孕育新一代的生殖周期大约是20年。面对变化速度要快得多的生物体，我们几乎不可能在与它们的军备竞赛中取胜。
我们可以这样想象，细菌分裂得如此之快，如果不加以控制，它们可以在四天内占据我们的整个身体。而我们自己的细胞分裂相对较慢，每个细胞一天之内只能产生大约16个新细胞。这个数学结果似乎对我们不利。
一个人的身体怎么能应对如此多的威胁，包括那些可能目前根本不存在的威胁呢？想想看：我们的免疫系统需要应对的不仅是病原体增殖产生的快速突变，还有可能是来自太空的蛋白质生命。
这个难题被一系列简单的数学问题放大了，毕竟我们的基因数量有限。在20世纪70年代，学界认为人类基因组中包含大约10万个基因。但后来我们了解到的数字实际上要小得多，可能是1.9万或者2万。
既然如此，我们该如何保护自己呢？
“上帝有两个选择，”癌症医生告诉我，“他可以把我们变成10英尺高的粉刺，也可以赋予我们对抗10的12次方种不同病原体的能力。” 潜在的敌人的数量是万亿级的。
为什么是粉刺呢？因为粉刺里充满了白细胞，这些都是免疫细胞。简而言之，你可能是一个巨大的免疫系统，但除此之外，一无所有；或者，你可能拥有某种神秘的力量，拥有人类的所有其他特征，比如拥有大脑、心脏、器官、四肢，但仍然能够神奇地对抗无穷无尽的病原体。这也是免疫系统如此重要的原因。
与此同时，除了敌人的多样性和可变性，我们的免疫系统还面临着其他一些基本的挑战。
其中一个挑战与心脏有关。这个如此强大的中央循环系统能将血液快速地泵向全身，但同时也存在着风险。血液从头流到脚只需几秒钟，如果病原体进入血液，那么这种情况会很快发展成败血症——一种足以致命的血液感染。因此，免疫系统的一个主要作用正是防止我们的循环系统被感染。
另外，免疫系统之所以基本结构复杂，原因在于它要保护一个具有生长和治愈能力的生物体。组织必须不断再生，来替换受损或衰老的细胞。拿产房的简单例子来说：当疫苗穿刺婴儿的皮肤时，身体必须能够替换掉那一小块皮肤。当皮肤被刺破或被猫咬时也是如此。否则，我们就会像雨中的沙丘一样，一点一点地退化、被腐蚀。
为了治愈，我们的细胞必须分裂、增殖。这听起来很理所应当，也很简单，但这对免疫系统来说却是不稳定因素，因为它必须允许新的组织生长出来，同时还要非常小心地提防坏细胞那些腐朽、缺失、错误的突变，也就是癌症。
直到近些年，我们才了解到免疫系统有助于细胞分裂，可促进愈合和重建组织。但在帮助重建身体的过程中，免疫系统可能很难识别出坏的或突变的细胞，这些细胞看起来很像我们的细胞，其中大部分的确来自我们自身，但也有一部分是外来的。如果我们的免疫系统不能分辨这些区别，或者被癌症以其他方式欺骗，从而忽略了阻止恶性细胞分裂的信号，随之而来的就是癌细胞不受控制、野蛮的生长，破坏正常组织的结构和功能，免疫系统最终也会沦为恶性肿瘤的保护伞。
免疫系统的使命就像是在深渊之上走钢丝，险象环生。
生存取决于明辨敌我。免疫系统必须应对三大挑战：敌人的可变性、中枢循环系统在几秒钟内便能将血液输送到全身的高效性，以及治愈的需求。
免疫系统必须在不过激的情况下完成这一切，以免在这个过程中误伤我们。它的运作是如此微妙，它在维和部队帮助下所取得的成功是如此高效，简直像是魔法一般。在免疫学过去70年的发展中，我们一直在努力探究敌人的阴谋是如何得逞的，我们的防卫力量又是如何破解这些阴谋的。这段惊心动魄的探索之旅，从对免疫系统粗略的概念性理解开始，已经发展到了分子水平上。正因如此，我们现在才能用药物介入这个优雅的守卫机器，调控你的健康问题。
《优雅的守卫者》，[美]马特·里克特著，秦琪凯译，中信出版集团2020年6月。(本文来自澎湃新闻，更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)
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