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人体免疫系统概述

 昵称32772025 2020-05-31

我的名字叫免疫系统。

从我的主人呱呱坠地开始,我就忙起来了。比996忙多了,一天24小时,一年365天,一秒钟不停,没有节假日,也没时间下馆子做保健,而且不拿工资,给口吃的就行。

为什么这么忙?因为这个世界太脏了,像一个大染缸。周围看似纯洁的空气到处漂浮着异物病菌,触手之处也全是肉眼看不见的'妖魔鬼怪'。危机四伏,没有净土。诗人赞颂这个世界是万物霜天竞自由,在我眼里是大家都想揩你油。

我的任务很明确:对付一切体外的异物和体内的病变,以确保主人安全。但是没有人告诉我怎么才能做到这一点,也没有一本可以照本宣科的使用说明书。

那就请示领导吧。请问领导,敌人将何时何地进攻? 将是何种敌人进攻? 敌人的武器装备,战术战略,组织调度,军队特征等等等等将是如何?

领导说,本领导无所奉告,你自己去figure out,但是你只能胜不能败。因为你的防线一旦不保,我的岁月将不再静好。

所以,我面对的问题相当复杂。所谓知己知彼,百战不殆,我没有办法做到知彼,却必须做到不殆,我的工作真的很苦逼。

也就是说,为了确保自己安全,我的主人很无理地向我提出了这么一个要求: 你必须有一种机制,能够做到无论发生任何情况,都存在有效的反击手段,以便最大限度地保我无虞。我虽然不知道你如何做到这一点,但是我却知道你必须做到这一点。

面对如此困境,我的指导思想和操作原则是什么呢?具体来说是以下几点。

第一,多道防线并行,构造立体防御体系。

万幸的是,我手下能人众多,让我可以构建三道防线。这三道防线功能逐步升级,共同形成一个海陆空三维立体防御系统。

这三道防线分别是:物理屏障,非特异免疫系统和特异免疫系统。

免疫系统一览图,箭头标出三大免疫防线(本图由网友“丛”友情制作)。

这些防线有何特征我们后面再说,现在先聊聊多重防线的必要性。

防线只有一条是军事大忌,是数学没学好的人才会干的事。在数学上,指数方式的变化之快常常给人带来意想不到的结果。细胞的分裂就是指数增长,使得一个受精卵可以在不长的时间内形成具有亿万个细胞的个体。同样,防线的稳固性也呈指数关系,如果突破一道防线的概率是百分之一,突破两道和三道防线的概率就变成了万分之一和百万分之一。当然,这个计算的假设是这三道防线各不相同,免疫系统的三道防线正是各有特色。不仅如此,这三道防线还互相协同,由线成面,形成网络,让我战斗力倍增。

第二,明确分工,高效协同,精密调控,做到有多强的敌人就使多大的力气

病菌有两大类,一类好比隔壁老王,没事就来拜访,大家都很熟,你一眼就能看出他肚子里打什么鬼主意,他那两把刷子你很清楚,对付他是胸有成竹,不需要大动干戈。

对付隔壁老王,非特异免疫系统往往就可以胜任了。这个系统具有识别常见的显著的病菌特征的能力,这种能力不需要学习,生来就有,让我们的免疫系统不至于从裸奔开始。非特异免疫系统的优点是反应快速,几乎是瞬时的。缺点是不够细致,无法分辨细微的病菌特征。它可以对敌发起总体的,粗线条的打击,在第一时间大量消灭敌人有生力量。

第二类病菌就是你家另一边新搬来的一个海龟博士,他看起来大概还像个地球人,但是你对他很不了解,不知道他是手无缚鸡之力,还是身怀绝世神功。这种情况非特异免疫系统会觉得缚手缚脚,于是大概率会请求特异免疫系统的帮助。

非特异免疫系统生来就有,上帝给的,不用学。而特异免疫系统是我们每个人后天在和环境的互动中学习而得到的免疫能力。比方很多病我们必须得一次,才能形成免疫,这个免疫力就是来自特异免疫系统。这个系统往往被用来对付“陌生的”病菌,不打不相识,在战斗中了解敌人,从而建立对付这个敌人的免疫机制。特异免疫系统的启动比较慢,但是一旦启动,威力巨大,其最大特点是精准的手术刀式打击使得几乎任何敌人都难以逃脱,因此,特异免疫系统不仅是非特异免疫系统的强援,还可以把它的漏网之鱼一网打尽。另外,免疫系统的记忆性也是特异免疫系统的专利。

这两个免疫系统通讯频繁,协同作战。非特异免疫系统打头阵,能赢则赢,一旦吃紧,立即招来特异免疫系统的援军,对敌人合围攻击。

第三,全力打造免疫多样性,尽量做到无论何种来犯之敌,都有专门的武器对付,以不变应万变。

病菌千奇百怪,非特异免疫系统只能辨别屈指可数的一些主要病菌特征,免疫多样性基本不及格。特异免疫系统则一飞冲天,免疫多样性达到了令人发指的程度,随随便便就能上百亿数量级。它之所以能做到这一点,仍然是巧妙地利用了数学中的指数增长原理。我们以后会详细介绍。

如此海量的免疫多样性就如同给我们提供了一个取之不尽的武器库,无论何种敌人来犯,我只需要到武器库中找到合适的武器来对付。这是免疫系统在病菌千变万化无法做到知彼的情况下仍然可以取得胜利的主要原因。

下面先介绍一下将逐一登场的免疫系统演员表。

当年的科学家发现血液里除了大量的红细胞外,还有一些含量甚微的非红色细胞,又称白细胞。这些细胞含量如此之低,一直被当成杂质,必弃之而后快。后来才发现艾玛,搞错了,比起无脑的红细胞 (红细胞无核无DNA,故称无脑),这些白细胞才是血液里的'战斗机'啊,因为体内所有免疫细胞都是由这些白细胞组成或者分化而来的。

所有血细胞,包括红细胞,白细胞和血小板,其实都是一家人,都来自同一个老祖宗:造血干细胞(hematopoietic stem cell)。这个老祖宗平时就住在我们的骨髓里。

红细胞和血小板先放一边不谈,在白细胞这一支,造血干细胞先分化出两大类细胞,骨髓前体细胞(myeloid progenitor)和淋巴前体细胞(lymphoid progenitor)。这两类细胞接着进一步分化。

骨髓前体细胞在不同的外界刺激下可以形成以下免疫细胞:

巨噬细胞(和其前体单核细胞)

嗜中性粒细胞,

树突细胞,

嗜碱性粒细胞

嗜酸性粒细胞

肥大细胞

如果这些名字看着陌生,没关系。坚持每天五分钟读下去,你就会和你身体里的这些细胞做朋友了。

这些都是非特异免疫系统的大将,前三种细胞是非特异免疫系统对付细菌和病毒的主力。后三种细胞则重点进攻寄生虫和各种异物,是造成过敏的原因。

淋巴前体细胞可以分化出如下细胞:

自然杀伤细胞

T细胞

B细胞

自然杀伤细胞是非特异免疫系统的成员,而T和B细胞则一起构成了迄今为止最强大的免疫系统——特异免疫系统。

这些细胞都在起什么作用呢?我们先重点介绍对付病菌的免疫过程。以后再聊对付寄生虫,异物和产生过敏的免疫反应。

在对付病菌的过程中,巨噬细胞扮演的是警察的角色。它整天在身体各部位溜达,和群众打成一片,一旦发现不法之徒就立即投入战斗,并同时发出警报。巨噬细胞这个警察非常重要,因为病变往往是从器官组织的某个部位开始,所以需要有这样的巡警遍布全身各部位,以便在第一时间发现病变。

噬中性粒细胞日子过得就比巨噬细胞爽,它是快速反应部队,不住在基层,平时没啥事,泡杯茶坐着血液高铁整天在全身转悠。不过,一旦它收到某个部位巨噬细胞的警报,就在此处跳下高铁,进入战斗,成为巨噬细胞的援军。

巨噬细胞和噬中性粒细胞主要对付细胞外部的敌人,如果敌人躲进细胞,就成为了自然杀伤细胞的目标。

在鏖战中,上面这些细胞发出的警报吵醒了附近的一位大神,树突细胞。它的任务就是把病菌往肚子里面吞,活的死的残肢断臂的都行,吃下去就把它们的蛋白质降解成一小截一小截的多肽,然后插到自己的细胞膜上对外展示着,这些便是病菌产生的抗原。

树突细胞带着这一身枝枝杈杈的病菌抗原进入淋巴结,这个地方戒备森严,是特异免疫正规军T细胞和B细胞的驻地,这些细胞每一个都带着可以辨认不同抗原的受体,也就是说有多少T和B细胞,就能辨认多少不同的抗原。那么体内有多少T和B细胞呢?一句话,数目巨大。因此就一起组成了上面提到的海量免疫多样性。

所谓免疫力,某种程度上就等于你的特异免疫多样性有多高。

树突细胞在这里开始寻找可以专一辨认该病菌抗原的T细胞和B细胞,一旦发现,这个特定T细胞和B细胞就被激活,开始大量增殖,并进入血液来到病发处,加入战斗。

至此,巡警,快速反应部队和正规军已经全部进入战场。免疫反应达到高潮,在绝大多数情况下,病菌经不起如此蹂躏,于是你的病就好了,人又精神了,又开始频繁出入各微信群灌水撕逼撩妹子忙得不亦乐乎了。

人物介绍完毕,下面就让我们把免疫系统三道防线分别来看一看。

来源:暮色仍苍茫 2020-05-24

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