微生物居然能训练我们的免疫系统?这是怎么回事?
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微生物居然能训练我们的免疫系统?这是怎么回事?
我们通常认为我们的免疫系统是对抗入侵者的防线,但是如果我们置身于无菌环境中,我们是不是就能完全不会得病了么?
显然,这是不可能的,因为微生物也是我们免疫系统的陪练。
没有什么比免疫系统能更清楚地体现微生物对稳定性的影响:免疫细胞与分子共同保护我们的身体,使其免遭感染或其他的外来威胁。该系统复杂到令人生恨:你可以把它想象成一台巨大的机器,由一系列数不清的零部件组成;它们产生信号,触发彼此,一个接一个地传递下去。现在请想象一台同样的机器,但却是摇摇欲坠的混乱半成品,每一个零部件要么不完整,要么数量过少,要么连接出错。这就是无菌啮齿动物体内的免疫系统。
这告诉我们,动物的基因组并没有为一个成熟免疫系统的建立提供所需的一切。免疫系统的成熟还需要微生物的贡献。微生物会影响免疫系统创建完整的免疫细胞类别,也能帮助储存这些细胞的免疫器官发育。这些微生物在生命早期发育过程中发挥着特别重要的影响。那时,机体的免疫机器被首次建造出来,它开始调整自己,以适应这个庞大且充满危险的世界。机器开始轰鸣后,微生物继续工作,帮助它校准面对外部威胁的反应。
以炎症为例。炎症是一种防御反应,免疫细胞冲向损伤或受到感染的部位,造成肿胀、发红、发热的症状。这对保护人体免受威胁而言非常重要,因为如果没有炎症,我们会持续遭受感染。但有时候,免疫本身也会成为问题。如果免疫反应遍及全身、持续时间过长,或者轻易就能触发,那么就会导致哮喘、关节炎,以及其他炎性和自身免疫性疾病。所以,炎症必须在正确的时间点被触发,并适当地加以控制。抑制和激活炎症同样重要。
微生物能抑制和激活炎症反应——有些微生物会刺激免疫细胞的反应、触发炎症,另一些则会诱发抗炎细胞。它们把人体状态平衡在二者之间,使我们能够应对威胁做出反应,但又不至于过度反应。没有它们,这种平衡会消失,这就是为什么无菌小鼠既容易发生感染,
又容易患上自身免疫性疾病,因为它们既不能在威胁入侵时让免疫系统做出合适的应答,也不能在相对安全时阻止不恰当的反应发生。
脆弱拟杆菌就是这样一个例子。脆弱拟杆菌是一种常见的肠道细菌,2002年,萨尔基斯·马兹马尼亚通过研究表明,这种特殊的微生物可以修复无菌小鼠免疫系统的一些问题。具体而言,这种细菌的存在能够恢复辅助性T细胞,这是一类关键的免疫细胞,负责聚集、协调其余的免疫细胞。
马兹马尼亚的研究显示,甚至不需要整个微生物出马,脆弱拟杆菌表面的多聚糖A(PSA)就能提高辅助性T细胞的数量。这是第一次有人表明,一个单一的微生物—甚至一个单一的微生物分子—就能纠正一个特异的免疫问题。马兹马尼亚的团队后来又发现,PSA可以防治炎症性疾病,比如影响肠道的结肠炎和影响神经细胞的多发性硬化症,至在小鼠研究中都表现出一定的效果。这些都是免疫系统过度反应所导致的疾病,而PSA能通过镇静作用保持机体健康。
但是PSA其实是一种细菌分子,按常识,免疫系统应该认为这是一个威胁,但是事实正好相反,PSA能消炎外加镇静免疫系统,其实免疫系统并没有固定的倾向,就像PSA,是微生物在帮助机体区分。
既然如此,我们是否还是把免疫系统视为一支誓将微生物杀得丢盔弃甲的军队?实际情况显然更微妙。它有时能把身体内部搅得如同大锅快煮,特别是在患有I型糖尿病或多发性硬化症等自身免疫性疾病的患者体内。而在脆弱拟杆菌等原生微生物存在时,它也可以表现得如同温火慢炖。其实,免疫系统更像森林公园的护林员,它们是生态系统的管理者,控制数量的同时,驱逐入侵者。
但有一处转折:公园里的生物首先聘请了这些护林员。它们教护林员区分需要照料的物种与应该驱逐的侵略者,而且还在不断地生成像PSA这样的化学物质,影响护林员对警报的反应程度。这样看来,免疫系统并不只是控制微生物的手段,它至少部分地由微生物控制。这是我们体内“万物”保护我们的另一种方式。