有些人會得自身免疫性疾病,我們現(xiàn)在知道了相關(guān)機制。不過,我們還不清楚為何同一物質(zhì)會使一些人致病,而另一些人不會。這可能與遺傳有關(guān)系。
本文經(jīng)授權(quán)摘自《戰(zhàn)斗細胞:人體免疫系統(tǒng)奇妙之旅》(理想國·海南出版社,2022年10月版),有刪減。前往“返樸”,點擊“在看”并發(fā)表您的感想至留言區(qū),截至11月13日我們會選出一條留言,贈書一本。
(資料圖片僅供參考)
撰文 | 菲利普·德特瑪(Philipp Dettmer)
翻譯 | 李超群
免疫系統(tǒng)對待自身免疫是非常小心的——只有能區(qū)分自身和異物的細胞才能活著離開胸腺;而T細胞和B細胞要經(jīng)過重重考驗才能活化、才能真正起效,也證明了這一點??墒潜M管有安全機制和防止免疫系統(tǒng)自我攻擊的重重保險,事情還是可能瘋狂失控。如果接連發(fā)生一系列事件,在其中免疫系統(tǒng)都錯把它本該守衛(wèi)的身體當成需要殺滅的敵人,這時安全機制就會失效。
某種意義上,自身免疫性疾病就是這樣。平民細胞努力維持身體運轉(zhuǎn),運送養(yǎng)分,保持身體組織和器官的完好,免疫軍隊中卻有一支又來毀了它,射殺大量平民細胞。
自身免疫性疾病倒也不是憑空出現(xiàn)的。對大部分患者來說,它都是極大的不幸。實際情況肯定更復雜,但我們可以只討論基本原理。簡而言之,在自身免疫正常的情況下,T細胞和B細胞是可以識別自體細胞的蛋白,即“自身抗原”的。它代表的是自身。
自身抗原可以是肝細胞表面的蛋白、胰島素等重要物質(zhì)的分子或神經(jīng)細胞中的結(jié)構(gòu),等等。一旦受到誤導的 T 細胞和 B 細胞與這些自身抗原結(jié)合,適應性免疫系統(tǒng)就會向自身發(fā)動免疫應答,此時,免疫系統(tǒng)不再能區(qū)分自身和異物——它們認為自身細胞就是異物。此類疾病程度輕重不一,輕的只是有點不舒服,重的會毀掉生活甚至致命。
到底是哪里出了錯,免疫系統(tǒng)才會這樣糊涂?疾病的發(fā)展有幾個階段,要滿足幾個條件 :
首先,MHC (主要組織相容性復合體)分子要能和自身抗原有效結(jié)合,這主要是遺傳決定的,和一切刻在遺傳編碼中的內(nèi)容一樣。人不能選擇父母,也不能選擇基因組成(起碼現(xiàn)在還不能)。前面有一章我們提到,每個人的 MHC 分子都有很大的差異。MHC 分子有幾百種稍許不同的形狀,不是所有形狀都完美,造化弄人,其中有一些類型就很擅長呈遞自身抗原。每個人患自身免疫性疾病的遺傳風險都不同,所以,雖然人人都可能患自身免疫性疾病,但一些人的基因能生成特殊類型MHC 分子,他們的風險會更高。但只有遺傳易感性還不夠。
發(fā)生自身免疫性疾病的第二個條件,是身體要能生成可以識別自體抗原的 T 細胞或 B 細胞,且這些細胞不被身體殺死。人體每天都會生成幾十上百億的 T 細胞,僅憑概率,其中都會有幾百萬個帶有能有效識別自體抗原的受體。大部分這樣的細胞不會在胸腺或骨髓的訓練中幸存下來,不過有時候機制沒有起效,這些細胞就會進入血液循環(huán)。有可能此時此刻,你體內(nèi)就有一些能引發(fā)自身免疫性疾病的 T 細胞和B 細胞。不過光有這些細胞也還不夠,它們還得被激活。
現(xiàn)在情況就變復雜了。我們花了大量的篇幅講了適應性免疫系統(tǒng)不能自行活化這一事實。只有先天性免疫系統(tǒng)才能下令激活它,而下令激活需要體內(nèi)有戰(zhàn)場,有能促使先天性免疫細胞不斷升級免疫反應的環(huán)境。我們無法確定這些到底是怎樣發(fā)生的,要在活人身上觀察整套過程更難——人們經(jīng)常生病,但極少遭遇嚴重后果,一般就是感染而已,最后都能被清除。但自身免疫性疾病的發(fā)生步驟可能是這樣的 :
第一步 :有遺傳易感性(非必需,但會大大增加發(fā)病的概率)。
第二步 :體內(nèi)能生成可以識別自身抗原的 B 細胞和 T 細胞。
第三步 :人體有感染,刺激先天性免疫系統(tǒng)去激活上述一類 B 細胞和 T 細胞。
感染具體是怎樣引起自身免疫性疾病的?盡管還不完全弄清楚,但在免疫學家中間有一個比較流行的理論,叫“分子相似”,基本是指微生物的抗原和體細胞抗原(自身抗原)很相似。首先,這是可能偶然出現(xiàn)的。有些形狀在微觀世界里就是很有用;盡管有各種各樣的形狀可供選擇,還是會有些形狀彼此相似。
另外還有些病原體會模擬宿主的蛋白形狀。這種機制非常合理,在動物世界中屢見不鮮:在一個到處都是捕獵者的世界里,生存?zhèn)窝b大有裨益。蝴蝶會把自己偽裝成樹葉,白色的雷鳥(ptarmigan)能和雪融為一體,鱷魚消失在渾水塘里—各種各樣的動物都在盡可能讓自己不被發(fā)現(xiàn)。對病毒或細菌來說,人體組織就好比一片森林,到處是兇狠的捕獵者在搜尋它們的下落,因此模擬周圍環(huán)境不被發(fā)現(xiàn)是很有效的策略。
到目前為止我們講的都是簡化后的過程,要解釋得更到位,我們得加入一些細節(jié)。在講宇宙最大圖書館的時候,我們說到每個 T 細胞和 B 細胞都帶有一個能識別某一特定抗原的獨特受體,其實情況比這要復雜。其實每個 T 細胞和 B 細胞的受體,識別抗原的范圍要更寬一點。每個受體都很擅長識別某個特定抗原,但也能和其他一些抗原結(jié)合。
比如B細胞受體很擅長識別某種特定抗原,但同時也能湊湊合合識別另外 8種相似但不完全相同的抗原。
這就像是玩拼圖時,你找到了兩塊幾乎完全匹配的拼圖。它們之間還有點縫隙,沒有完美地卡在一起,但你不用力拉也不會掉。
現(xiàn)在我們來想象一下,現(xiàn)實中的人可能怎樣患上自身免疫性疾病。在我們要舉的例子中,一切都始于病原體,可能是某種病毒,它帶有的抗原類似于某種自身抗原,比如人體細胞中的常見蛋白。病毒侵入人體開始搞破壞后,體細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞會釋放大量細胞因子,引發(fā)炎癥,進而觸發(fā)樹突狀細胞針對病毒抗原進行采樣,而這些病毒抗原又和自身抗原很像。這又促使戰(zhàn)場附近的所有細胞都去生成更多的 MHC-Ⅰ類分子,展示更多的內(nèi)部蛋白。
在最近的淋巴結(jié)當中,樹突狀細胞或許能發(fā)現(xiàn)可以跟病毒抗原完美結(jié)合的輔助性 T 細胞或殺傷性 T 細胞。又因為病毒抗原和某種自身抗原很像,此種 T 細胞受體也能湊合地和這種自身抗原結(jié)合。殺傷性T細胞也抵達戰(zhàn)場,開始殺死感染細胞,但在感染細胞之外,它們發(fā)現(xiàn)健康細胞的櫥窗中也展示著和病毒抗原相似的自身抗原。于是殺傷性T細胞開始殺傷無辜的健康細胞。這種情況下,人體正在遭遇的真正感染就很關(guān)鍵。因為殺傷性T 細胞是被正在發(fā)生的感染、合適的細胞因子和戰(zhàn)場信號激活的,其中一些殺傷性T 細胞還會變成記憶殺傷性T細胞。即使真正的感染被清除后,這些免疫細胞仍然會識別正常細胞呈遞的自身抗原,誤以為周圍還有很多敵人。
這樣一來,偶然的自身免疫反應就變成了自身免疫性疾病。這時,適應性免疫系統(tǒng)會以為它被激活就是來攻擊自身抗原和表達自身抗原的體細胞的。還能怎么樣呢,這正是一個“墨菲定律”局面:可能出錯的地方全都出了錯,免疫細胞被激活的所有條件都滿足了。甚至,情況還會變得更糟!活化的輔助性 T細胞開始激活B細胞,而B細胞可以根據(jù)自身抗原來進行自我調(diào)適。
你可能還記得,活化后的B細胞開始優(yōu)化改進其抗體時,可以突變生成各種不同的變體,大大提高其戰(zhàn)斗力。而這里,它們可以生成能更好地與自身抗原結(jié)合的抗體。在最糟糕的情況下,如果這樣一個B細胞接收到了輔助性 T 細胞的確認信號,免疫系統(tǒng)就會生成漿細胞,釋放大量“自身抗體”與體細胞結(jié)合,給后者打上死亡標記。
B細胞在發(fā)育成漿細胞的同時,還會附帶生成記憶細胞。于是突然間,骨髓中的長壽命漿細胞開始不停地產(chǎn)生攻擊自身的抗體。它們可以活幾年到幾十年。適應性免疫系統(tǒng)一旦生成了攻擊自體細胞的記憶細胞,就會被反復激活—因為自身抗原無處不在。這些細胞會覺得自己深陷敵營,四面楚歌。就像那個笑話似的:有個人在高速路上開車,他妻子打電話叫他小心,因為她聽收音機里說有人在高速上逆行,結(jié)果他惱火地說:“親愛的,哪只有一個,幾百人都在逆行!”
不管免疫系統(tǒng)殺死了多少體細胞,身體總會生成更多,這樣就引發(fā)了慢性炎癥和慢性自身免疫性疾病。糊涂的免疫細胞誤以為強敵環(huán)伺,才做出了這種反應。
盡管自身免疫性疾病是指一系列不同的疾病,但它們都有許多相同的常見癥狀:疲勞、起疹、發(fā)熱、瘙癢及其他皮膚問題、腹痛及各種消化問題、關(guān)節(jié)腫痛,等等。自身免疫性疾病很少有生命危險,不太是一類極具殺傷力的疾病,而更像是造成痛苦和消耗的慢性病。現(xiàn)在沒有很好的治療方法——要根治的話,就要從幾十億 B 細胞和 T 細胞當中把攻擊自身抗原的記憶細胞找出來殺死。起碼現(xiàn)在自身免疫性疾病是治不好的——得了這個病就得不斷積極應對。為減輕炎癥和疼痛,一般會用各種抑制免疫特別是抑制炎癥的藥物來治療,可以想見,這樣也不太好。這些藥通過弱化免疫系統(tǒng)讓它別太攻擊自身,從而減輕相應癥狀,但同時也讓病人更容易遭受感染。
題外話 無反應性
◆ ◆ ◆
免疫系統(tǒng)的“無反應性”很有趣,值得講一講,它是免疫系統(tǒng)采用的一種特別巧妙的被動策略,可以抑制“自身反應性 T 細胞”,即能識別自身抗原的 T 細胞。
首先讓我再澄清一處前面的簡化(其實是善意的謊言,有了它我們才比較容易地來到了現(xiàn)在這里,但說“簡化”要好聽得多)。前面我們講了很多關(guān)于樹突狀細胞的內(nèi)容,講了它們在活化后會開始在戰(zhàn)場上進行取樣。但這么說并不準確,其實樹突狀細胞一直處在取樣模式之下。即使沒有危險,少數(shù)樹突狀細胞,比如皮膚中的樹突狀細胞,也會對漂在正常的組織液中的物質(zhì)取樣——其中想必有很多自身抗原——然后前往淋巴結(jié),把采集到的樣本展示給適應性免疫系統(tǒng)。
現(xiàn)在你可能會問:這怎么還會有好處?采集了自身抗原的樹突狀細胞難道不會引起自身免疫性疾病嗎?那你再想想——先天免疫系統(tǒng)的主要職能之一是什么?為適應性免疫系統(tǒng)提供背景信息。樹突狀細胞要是在淋巴結(jié)里傳達了“一切正常,你看看吧”這樣的信息,其實可以防止自身免疫性疾病的發(fā)生。因為它實際上是在搜尋自身反應性 T 細胞,即那些能通過 MHC 分子和自身抗原結(jié)合的 T 細胞。樹突狀細胞如果碰巧發(fā)現(xiàn)了哪個自身反應性 T 細胞,就可以與之結(jié)合,阻止它繼續(xù)作亂。
還記得樹突狀細胞為了激活 T 細胞而給它的一“吻”信號嗎,就是那個讓 T 細胞知道真有危險的確認信號?如果沒有危險,樹突狀細胞就不會釋放這個信號。從自己的 MHC 分子那里得到了激活信號的 T細胞,如果沒被這樣“親吻”,會自行失活。它不會馬上死去,但是不能被再次激活,從此再不能發(fā)揮作用,剩下的時光里只好四處游蕩,最后靜靜地凋亡。在人無傷無病的時候,先天性免疫系統(tǒng)也沒閑著,而是一直在背后低調(diào)地抵抗著自身免疫性疾病。各個系統(tǒng)的相互交織,以及所有的激活和調(diào)節(jié)機制都協(xié)同運作,為人提供全方位的保護,這一切都太奇妙、太奇妙了。免疫系統(tǒng)調(diào)用了所有的樂器,奏響了一曲安康之歌。
標簽: 免疫系統(tǒng) 自身抗原 自身免疫性疾病
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