图片4:吞噬作用
巨噬细胞已经存在于这个世界上很久了。事实上,巨噬细胞所使用的摄取技术实际上是阿米巴原虫捕食策略的改进版,而阿米巴原虫已经在地球上生存了大概25亿年了。那么为什么这种细胞被叫做巨噬细胞(Macrophage)呢?“Macro”的意思是“大”,显然巨噬细胞的体型很庞大;而“phage”来源于希腊语,意思是“吃”。所以从名字上就可以看出来巨噬细胞细胞是一个名副其实的“大吃货”。除了可以抵御 “侵略者”外,它其实还是一个垃圾收集器,而且几乎什么都吃,一点也不挑食。免疫学家利用巨噬细胞的这种“好胃口”,给它喂一些铁屑并让它吞食,然后利用一小块磁铁便可以轻松地将巨噬细胞从其他细胞中分离出来。
图片5:巨噬细胞
3 巨噬细胞,你从哪里来
那么巨噬细胞是从哪来的呢?巨噬细胞和身体里的其他血细胞一样,都是起源于在骨髓中的一种具有自我更新能力的细胞—造血干细胞,造血干细胞可以形成所有的血细胞。干细胞自我更新时,即当一个干细胞生长并分裂成为两个子细胞时,遵循“一个给我,一个给你”的原则,也就是说分裂形成的两个子细胞中一个变回干细胞,保留自我更新的能力,而另一个最终会变成成熟的血细胞。这种不断的自我更新的策略确保了总是会有储存的干细胞,可以不断地产生成熟的血细胞。
图片6:干细胞分化示意图
当一个子细胞长大并成熟时,它需要作出一个“影响其一生的决定”,即它将要分化成什么类型的血细胞。当然,这种选择并不是随机的,而是在严格的控制下做出的,以保证机体内部的各种血细胞都很充足。例如,一些子细胞会分化成红细胞,它们负责在肺部捕获氧气并将其运送到全身各处。事实上,我们身体里的“干细胞工厂”每秒要生产200多万个新的红细胞,以替换那些因为正常消耗而损失的细胞。干细胞的其他后代可能会变成巨噬细胞、中性粒细胞或其他类型的白细胞。正如白葡萄酒不是白色的一样,这些白细胞也不是白色的,事实上它们是无色的。免疫学家用了“White”这个词是想表示这些细胞缺乏血红蛋白,因此不是红色的。
4 巨噬细胞如何工作的
当那些最终会变为巨噬细胞的细胞第一次离开骨髓并进入血液时,它们被称为单核细胞(Monocyte)。不论什么时候,你的身体里总有大约20亿个这样的细胞循环于血液之中。这听起来可能有点令人毛骨悚然,但是对于它们的存在你应该感到庆幸,因为如果没有它们,机体便会深陷麻烦之中。单核细胞在血液中的平均寿命是3天,在这期间它们可以运动至毛细血管处,寻找血管内皮细胞之间的缝隙。通过在这些卵圆形的内皮细胞之间伸出“伪足”,单核细胞便可以离开血液进入组织,并成熟为巨噬细胞。一旦进入了组织,大多数巨噬细胞就会到处游荡,收集体内的各种垃圾,等到机体受伤并感染病原体时履行它们的功能。
图片7:单核细胞
当巨噬细胞消灭扎在你脚上的木屑上的细菌时,它们会释放一些可以增加伤口附近血流量的化学物质,导致你的脚趾变红。一些化学物质还会引起血管壁细胞的收缩,使毛细血管向组织中渗出液体,导致伤口处的肿胀。另外,巨噬细胞释放的化学物质还会刺激伤口周围组织中的神经,将疼痛的信号传至大脑,警示你的脚趾处出现了不正常的现象。
在这场与细菌的战役中,巨噬细胞生产并分泌一些叫作细胞因子(Cytokine)的蛋白质。这是一种激素样的信号,促进了免疫系统细胞间的交流。一些细胞因子会警告巨噬细胞和其他一些在附近毛细血管中游荡的免疫细胞:战斗开始了!于是这些细胞便纷纷离开血液血液循环,加入到了抗击迅速增殖细菌的战斗之中。由于固有免疫系统主导的清除“入侵者”的战斗,你的脚趾很快就会产生强烈的炎症反应。
所以固有免疫系统的防御策略就是:机体有巨大的面积需要防卫,而你的“哨兵”—巨噬细胞负责巡查 “入侵者”。当这些“哨兵”遇到了敌人后,便会发出信号(细胞因子),召集更多的防卫战士到达战场。然后巨噬细胞会竭尽所能地抵挡并拖延敌人,直到增援部队赶来。因为,固有免疫系统中有着像巨噬细胞这样的战士,他们可以程序化地识别许多常见的 “入侵者”,因此固有免疫系统的响应总是十分迅速,以至于几天之内战斗就结束了。
除了像巨噬细胞这样专门负责吞噬“入侵者”的专职吞噬细胞外,固有免疫系统的队伍之中还有其他的角色,比如可以在细菌表面打洞的补体蛋白(Complement),以及可以摧毁细菌、寄生虫、病毒侵染细胞和一些癌细胞的自然*伤细胞(Natural Killer cell)。诸如此类的巨噬细胞的其他队友我们会在后面的几期详细介绍。
5 文末总结
为免疫系统工作原理的第一期,本期简要地讲述了固有免疫系统的工作原理。
本专辑依托于《How the immune system works》,该书以一种平易近人、讲故事般的语气讲述了免疫系统的各种基础知识,一点也不会令人觉得枯燥无味,同时可以加深我们对于免疫学的理解。希望没有了解过免疫系统和对免疫学感兴趣的同学可以像听故事一样,轻松愉快地了解一些免疫学知识!
参考链接:
图片1:《Janeway's immunobiology》
图片2:http://www.nflchina.com/news/detail/1987938.html
图片3、4、6:《How the immune system works》
图片5:https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_7437030
图片7:https://cn.betweenmates.com/difference-between-monocyte
图片8:https://www.news-medical.net/health/What-are-Cytokines.aspx
图片9:http://zh.m.wikipedia.org/wiki/File:Membrane_Attack_Complex_(Terminal_Complement_Complex_C5b-9).png和http://www.hsbiotech.com/cn/item/427.htm
参考书目:《How the immune system works》
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