序这是一本讲述人体免疫系统的小书，是年初疫情爆发的时候下载回来的，一直没来得及看。当翻开这本小书的时候，我就忍不住一页一页的看下去，直到看完这本书的最后一页。这书的原作写得很精彩，然而译者风趣的翻译让本书生动不已。 免疫系统一日游--《我们为什么还没死掉》在序言中，作者已经很清楚地告诉我们每一个章节都讲述了什么故事，即便如此，每个章节还是相当的吸引人，尤其是对于我们这些外行人。正是得益于这些把科学说得如此透彻和动人的科学家，我们才能有机会窥探一下人体免疫系统的奥秘。 本书一开始就提出一个问题：你将如何设计一个系统来保护身体不受伤害？
免疫系统必须能够准确地识别出各种各样的有害生物，并做出针对性的反应。如果它能够记住曾经遇到过的病原体，并把它们的信息一一备案，然后，下次如果再遇到，就可以快速反应了。同时，它需要准备好对付那些先前从未遇见过的入侵者，因为，生活里少不了意外。另外，它还需要准备好对付那些在人类历史上从未出现过的崭新的入侵者，因为病原体也在不断演化。它还需要考虑经济成本，让身体能承受得起。它还不能添太大的麻烦，因为身体还需要维持自身的运转，但是每一次它又需要快速做出免疫应答，否则身体就完蛋了，因为病原体往往都复制得特别快。 鉴于上述所有这些考虑，当我们匆忙记录下设计要点、计算大致财政预算和人力成本之后，我们会发现了，这个订单可不大容易满足。诚然，我们的免疫系统也不完美。有时，它应付不了了，我们就会生病，然后我们会康复；有时，挑战过大，我们无法恢复；往往，免疫系统自己运行出错或者过度反应，我们就会患上所谓的“自身免疫综合征”。 细菌的入侵之旅知己知彼百战百胜，知道了安全系统的运作，还得知道入侵者的行为。作为一个细菌，是如何进入我们人体的呢？进入了又会遇到什么呢？ 1-皮肤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。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。 2-口腔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。 3-尿道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。 4-先天免疫系统当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。 5-细胞的自杀如果病原体是病毒，而不是细菌，它会尽最大努力入侵宿主细胞，并逃避免疫系统，因为免疫系统也会识别出病毒，并拉响警报。身体会释放抗病毒物质，未被病毒感染的细胞会提高警惕，严阵以待，那些已经感染病毒的细胞则会自杀——这种天然的过程叫作细胞程序化死亡，也叫细胞凋亡。 人体是依靠细胞之间的信任才能正常运行的：一旦细胞受感染或者受重创无法修复，身体就会“期待”它发出信号。在大多数细胞的表面，都有一种叫作I类MHC的分子，一旦细胞被病毒感染，I类MHC分子就会与特定的多肽结合，告知免疫细胞：它们被病毒感染了，“求助！求助！我被感染了！请马上杀死我！”——于是免疫细胞就来了却它的心愿。 受感染的细胞进行这种有秩序的自我毁灭帮了免疫系统一个大忙，因为猛烈的、爆发式的死亡反而会把病毒颗粒释放出来，而不会消灭它们——我们可不想那样。不过，有时候病原体也会劫持这套标记系统，避免MHC分子发出警报：结果，感染性疾病会继续恶化。 6-入侵者的特殊武器经过这几个回合（大约几个小时），我们可以比较确定，一个正常的、健康的免疫系统已经有效控制住了一次规模不小的感染。[11]如上所述，大多数微生物是由于偶然因素才进入人体的，免疫系统的很大一部分工作就是尽快把这些不速之客驱逐出去，以免它们繁殖之后造成麻烦。 有些入侵者可谓来者不善。入侵人体是这些病原体的营生，它们配备了必要的工具，也有不错的身手。
其他病原体也有类似的诡计。事实上，对于免疫系统的每一种防御策略，总有一些病原体能躲开、摧毁它，甚至反过来利用它。免疫系统用到的几乎每一种交流信号都可能会被阻断、被破坏、被扰乱：一种链球菌会从周围收集细胞分泌的蛋白，避免让人体识别出它们的细菌身份；疟原虫会躲到血液的红细胞里；HIV病毒会攻击免疫T细胞，破坏人体的免疫应答。砂眼衣原体进入细胞之后，会阻止细胞发出受感染的信号。奈瑟氏淋球菌（Neisseria gonorrhoeae）会分泌一种蛋白分子来促进细胞的免疫抑制——这实际上相当于传递出一个虚假的安慰信号，阻止免疫系统发动必要的攻击。 每一种险恶的病原体都有独特的策略来操纵免疫系统——否则它就算不上险恶了。如果它们很容易搞定，三下两下就被免疫系统制服，我们可能就不会听说有肺结核、疟疾、艾滋病、衣原体感染或者淋病了。 7-适应性免疫系统从入侵病原体的角度看，情形则是这样的：经过了几天与先天免疫系统的一番辛苦的斗争之后，它们好像终于站稳了脚跟，准备安营扎寨过小日子了，然而风云突变，形势骤然恶化。不仅追杀它们的细胞比之前更多，而且它们赖以生存的人体体液中充满了专门针对它们的蛋白质。对病原体而言，这些无情的攻击会一直进行到它们彻底消亡。适应性免疫需要时间；与快速还击的先天免疫应答相比，适应性免疫应对新威胁的反应相当之慢，往往需要好几天的时间，而不是几个小时，更不是几分钟。 不过，对免疫系统来说，最重要的是在正确的时间启动适应性免疫。对于微不足道的感染，适应性免疫系统显得过于“劳民伤财”、小题大做。不仅如此，适应性免疫如果错误地向身体自身的成分发起攻击，将会带来灾难性的后果。这就是为什么适应性免疫细胞对程序的要求如此严格：一切信息以及呈递的形式必须正确。它们需要从多个渠道同时获得确认——这有点像是独立验证——然后才会宣布身体进入紧急状态。 一旦病原体被消灭，大多数免疫细胞也就没有存在的必要了。它们很快就“解甲归田”，不动声色地自尽，只留下记忆细胞。 8-不活了如果到了第7步，依然对这些入侵者无计可施，好吧，我们的生命就进入倒计时了。 人体免疫系统高效的运作，值得我们深思免疫系统的演化目标是足够好，而不是完美。它的任务是，在不耗费太多资源的情况下，确保身体有相当大的把握顺利度过婴儿期、儿童期、青春期并进入成年，进而繁衍更多人类，如是生生不息。所以这是一个相当精巧，相当高效，而且节能的系统。 正如我一直和其他人介绍肺泡分形结构会说，别小看肺部窝在人身体中，占不了太多的体积，但是把人体肺泡的表面积拼接起来，比一个篮球场还要大，能够实现巨量的血红细胞同时实现氧气分子的交换。这么强大而有效的物资分发系统，是我们平时无法想象的，想想我们平时分发折扣券，双11抢购打折商品，过年期间抢春晚的红包，比起人体来说效率是多么的低下，如果人体能量转换的效率如此低下，估计真的活不多一天。 所以对于我们计算机人，学习免疫系统的机制，会对我们的系统安全架构和机制有很多的启发；而对我们的社会，则会引起我们对纪律部门、司法、惩戒以及预防犯罪的机制的思考。 我们之所以没有死掉，是因为
免疫学的“两大门派”：免疫生物学家和免疫化学家化学家会用反应、结构和化学键这样的概念，生物学家则会用种群、代际和谱系这样的概念。生物学家提出的问题也有所不同，而且往往跟人体更相关，而不仅仅是试管里发生了什么。化学思考对于理解抗体遇到抗原后发生了什么至关重要，但是却无法帮助我们理解抗体是如何从一开始就出现的。 到了20世纪70年代，淋巴细胞的功能终于逐渐被阐明了。细胞免疫终于在体液免疫之外找到了自己的位置——而且此时也不再有什么细胞学派（免疫生物学家）或体液学派（免疫化学家），因为研究人员意识到了这两者并不是相互冲突的理论，不如说，它们是一个系统的不同侧面，而不同的侧面之间会彼此交流，互相影响。 所以两大学派合二为一，殊途同归。 抗生素和疫苗亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming），盘尼西林的发现者，在他1945年的诺贝尔奖获奖演说中提道：“在不久的将来，可能会有这样的危险，那就是无知的人会由于摄入低剂量的抗生素，使得体内的微生物对抗生素产生耐药性。”——那时，抗生素才刚刚大规模使用。 就疫苗的生物学而言，故事还是相当直接的：免疫系统遇到了病原体，对它做出了反应，这个反应会引起免疫记忆，身体以后再次遇到这种病原体时就能迅速应对。疫苗有许多不同的类型，最常见、最好用的两种类型是活的弱化病毒和灭活的病毒，但也有其他类型的疫苗，经过改造可以提高免疫原性（即，激发免疫应答），而降低其致病性。DNA疫苗只含有病毒的DNA，亚单元疫苗仅包括病毒的部分蛋白质。结合疫苗则把免疫原性很低的病原体跟另一个免疫原性很高的蛋白质结合起来，结果就是，免疫系统一旦被高免疫原性的成分激活，低免疫原性的病原体也会被记住了。 别相信那些宣称“提高免疫力”的药贩子“增强免疫力”是一种危险的做法——免疫系统是一个精细调控的机制，它有许多可能出错的地方。你怎么知道自己“增强”的是正确的那一面？你确定你不会“增强”得太多，反而引起了自身免疫疾病？简言之，面对这样一个我们尚未充分理解的免疫系统，你当真放心这边摆弄一下、那边摆弄一下吗？也许你需要做的是努力追求“自然平衡态”，而不是“增强免疫力”——当然，只要你问他们要这样的药，他们肯定也有卖哦。 调节免疫的药物和方法有很多，从常见的抗炎症药物到给器官移植患者使用的免疫抑制剂，或是帮助缓解过敏反应和自身免疫疾病的药物。调节免疫的疗法也有许多，但是癌症免疫治疗的关键在于专门来强化免疫力的一个非常独特的方面，因此免疫治疗针对的也是免疫应答中特殊的要素，比如免疫T细胞。即便如此，照样会出问题。 对未来的自己说几句话：重视膳食纤维，它们是你身体共生细菌的食物我们一直被倡导多吃“膳食纤维”，但是我们的身体并不消化它。它们却只是从我们的胃肠道里路过，整个过程似乎毫无意义。为什么身体在乎它呢？为什么我们需要不断提醒自己，需要摄入大量不能消化的膳食纤维呢？ 当我们从演化的视角来看的时候，这个过程的意义马上就明显了。人类的消化系统一直都需要处理纤维。在人类及其祖先漫长的演化历史中，我们吃的大多数食物——植物、蔬菜、谷物、水果——都含有大量无法消化的东西，如果我们想要生存下来，就必须这么吃。人类直到几十年前才开始摄入大量的加工食品（其中没有或者只有很少的膳食纤维），但是，我们的肠道还没改变——它们在过去几十万年里适应了特定的食物，形成了自己的工作机制。 如果人类突然减少了消化系统每天处理的食物量，这可能就会出问题。因此，为了补偿现代社会中的加工食品（其中没有或者只有很少的膳食纤维）——我们就必须主动摄入许多无法消化的纤维。它的一个主要功能是影响我们的肠道微生物菌群，它们会利用这些膳食纤维。我们摄入的纤维量会显著影响这些跟我们共同演化了这么多年的微生物，而它们，又会反过来影响我们的健康。 我们肠道里的微生物，正如其他地方的微生物一样，也在不停地竞争资源。当我们改变摄入食物的组成时，比如高脂肪、高糖、低纤维，我们也会改变我们肠道菌群的组成。肠道内的土著菌群数量会减少，而那些更善于利用脂肪和糖的微生物种类会增加。如果我们缺乏睡眠，让我们死去的不是所谓的身体疲劳，而是肠胃会产生一种毒素，让我们挂掉，这个在小白鼠上得到了验证。 在过去几年，研究人员发现，微生物失衡会显著影响我们的免疫系统。一系列的研究论文表明，一份良好的饮食，高纤维、低脂肪，会对免疫系统的各种状况都有明显的保护作用，特别是能缓解自身免疫病和炎症综合征。现在，人们开始认识到，在过去几十年里西方社会中日益普遍的自身免疫疾病——I型糖尿病、关节炎、多发性硬化症——可能跟低纤维、高脂肪饮食和肠道菌群失调的相关性更大，而跟清洁的相关性较小（当然后者可能跟过敏的增多也有关）。 结语以前，有一个广告让我记忆深刻，那就是桂格麦片的广告，说长期食用燕麦片可以降低胆固醇；我们一直被告知要多吃青菜，因为这样好拉大便。 到今天才知道，如果不善待与我们共生的微生物，那它们就会和我们同归于尽，为此，多摄入膳食纤维吧。不要擅自服用抗生素，要合理的认识疫苗，别觉得是洪水猛兽（至少西方出现了抗拒接种疫苗的浪潮，为此连比尔盖茨都呼吁群众要理性对待）。 |
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