《戰(zhàn)斗細胞:人體免疫系統(tǒng)奇妙之旅》
[德]菲利普·德特瑪 著 李超群 譯
海南出版社/2022.9/106.00元
[德]菲利普·德特瑪
信息設計師。自2013年起創(chuàng)立并主理網絡知識節(jié)目“簡而言之”(Kurzgesagt—In a Nutschell),如今已有近2000萬訂閱用戶,總播放量超20億次。
本書以故事性的講解和風格鮮明的插圖,描述了人體的免疫機制、免疫系統(tǒng)的各組成部分、各類細胞及重要蛋白(抗體、MHC、細胞因子等),與人有關的各種微生物(包括益生菌和各種病原體),以及多方的相互作用,介紹自愈、發(fā)炎、流行病、抗菌、抗病毒、寄生蟲、過敏、疫苗、癌癥、自身免疫性疾病等等健康議題,幫讀者過上更為輕松安泰、胸有成竹的現代人生。
荒漠之國:皮膚
皮膚包裹著身體內部,覆蓋了幾乎所有你認為是體表的地方。它和身體各部分所面對的世界都有最直接的接觸,這樣一來,皮膚也必須成為絕佳的屏障,來阻擋所有試圖入侵的微生物。另外,在人的一生中,皮膚會不斷地受到損傷,因此需要持續(xù)地再生。幸運的是,這些任務對皮膚這片荒漠之國來說都不在話下,它有一些巧妙的防御策略,入侵者幾乎無法破解。
首先,皮膚細胞會不停地死去。你可以想象它們是一條死亡傳送帶,而不是一道銅墻鐵壁。要理解個中情形,我們得深入皮膚的底層,也就是皮膚細胞發(fā)源和生長的地方。皮膚是從約1毫米深的“基底層”開始生長的,這里是皮膚合成工廠的所在地?;讓拥母杉毎裁炊疾桓桑活檺烆^增殖,它們夜以繼日地自我克隆,產生的新生細胞由此踏上從內部到表層的旅程。這里產生的新細胞很特殊,因為它們擔負著艱巨的任務。皮膚要很堅韌(不是比喻性說法),因此皮膚細胞會生成大量的角(質化)蛋白,這種蛋白質強度很高,是皮膚表層、指甲和毛發(fā)的組成部分。
新的皮膚細胞一出生就要離開家門,由于皮膚干細胞不停增殖,新生代不斷推動舊細胞朝表層移動,因此皮膚細胞是一直被下層的新生細胞推動著的。越靠近表面,就越要準備好承擔防御的職責。皮膚細胞在發(fā)育成熟的過程中會形成長長的突起,借此與周圍的細胞連鎖在一起,形成一道牢不可破的堅固屏障。隨后皮膚細胞會制造出“板層小體”,這是一種囊泡樣結構,可以分泌脂質,在細胞上和細胞間的微小空隙中覆蓋上防水、防滲的“膜衣”。
這層膜有三項作用:形成另一重難以穿越的物理屏障;便于后續(xù)處理死去的皮膚細胞;富含名為“防御素”的天然抗體,有直接殺菌的功能。在短短1毫米的神奇旅程中,皮膚細胞就從一無所知的嬰兒成長為了訓練有素的衛(wèi)士。
在向表層不斷遷移的過程中,皮膚細胞會開始準備迎接它們的終極使命:死亡。細胞會變平、膨大,更緊地粘在一起,直至融合成不可分割的一團,最后脫水并死去。
人體內的細胞自然死亡很常見,每秒鐘都有至少100萬細胞正經歷著某種形式的程序性死亡。通常,細胞自然死亡后,其殘骸會被很好地清理。不過死去的皮膚細胞仍能派上大用場,甚至可以說,皮膚細胞活著就是為了在合適的地方變成齊整的尸體。融合后的死亡皮膚細胞會被不斷推向表層,足足有50層死細胞疊在一起,形成皮膚那“死去”的表層,覆蓋整個身體。
所以你照鏡子的時候看到的其實是薄薄的一層死細胞,覆蓋著身體活著的部分。死皮會隨著磨耗和損傷不斷脫落,并不斷從深層產生。根據年齡的不同,皮膚細胞全部翻新需要30到50天,而人體每秒會脫落約4萬個死皮細胞。人體的外層屏障在不停地經歷生發(fā)、涌現和丟棄的過程,想想這道防線有多聰明、多神奇。“邊境之國”的皮膚屏障層不僅會被不停地更替和修復,它在向上遷移時,還會被裹上一層脂質的天然被動“抗生素”。就算敵人成功安家,開始吃死皮細胞,它們也會隨死細胞一起不停地脫落,要想在皮膚表面立足難上加難。(本書第3部分會詳細討論病毒,不過既然在這里講到了,我們應該提一下:皮膚的構造使得它對病毒幾乎免疫,因為病毒這種微小的寄生體只能感染活細胞, 而皮膚表層只有死細胞,沒什么可被病毒感染的。只有極少數病毒演化出了一些辦法可以感染皮膚,因此細菌和真菌造成的麻煩會更大。)
天熱的時候,人會大量流汗,在給人降溫的同時,也把大量鹽分帶到體表。大部分鹽分會被重新吸收,不過還有一些會留在皮膚上,這樣一來,皮膚表面就變成了一片“鹽堿地”,而許多微生物不喜歡這種環(huán)境。要是這還不夠,汗液中還有更多的天然抗生素,也能被動殺滅細菌。
所以,皮膚是在想方設法讓自己變成“陰曹地府”。在細菌看來,這是一片干燥的鹽堿荒漠,上面遍布著能噴出毒液并把敵人沖走的間歇泉。
這還不夠,皮膚還有一重被動防御:皮膚的表面覆蓋著一層非常薄的酸性膜,叫“酸罩”,它由汗液和皮下腺體的分泌物混合而成。酸罩的酸性并不太強,不會損傷身體,它只是使得皮膚的pH值微微小于7,呈弱酸性,這樣很多微生物就不喜歡了。想象一下,你在灑滿了電池酸液的床上睡覺,你很可能不會死,但會被灼傷,你也不會喜歡這種處境,細菌也是這么覺得的。
酸罩還有一重了不起的被動防御作用,主要針對細菌。體表和內部的pH值是有差別的,如果某細菌適應了體表的酸性環(huán)境,并通過適當的機會(比如開放性傷口)進入了血液,那么它將馬上面臨挑戰(zhàn):血液的pH值要高一些。細菌會發(fā)現自己突然置身于不適應的環(huán)境當中,并且留給它去適應的時間很少,這對一些菌種來說可是個大麻煩。
好,我們現在知道,皮膚就是一片被酸、鹽和防御素覆蓋著的荒漠,“地表”是死細胞的墳場,不幸落到上面的微生物會隨著死細胞不停地脫落。聽到這里,你可能會覺得細菌無法在皮膚上生存,事實遠非如此。在浩瀚的微生物世界里,就沒有不適合細菌居住的地方,不管條件多惡劣,處處都是它們的好家園,但人體也正利用了這一點,進一步加強了防守。比如,腸道幾乎是專為受邀前來的細菌而打造,并被后者統(tǒng)治著。在腸道之后,皮膚表面是微生物數量第二龐大的地方,它們也是真正受歡迎的客人。健康人的皮膚上生活著多達40種微生物,而不同位置的皮膚也有獨特的氣候和溫度,形成了迥異的環(huán)境,在腋窩、手、臉和屁股這些位置生活的微生物種類各不相同。總體而言,每平方厘米的體表平均生活著100萬細菌,而此刻你的體表總共生活著100億有益的細菌,你可能不愿意想到這一點,但你很需要它們!