我们如何在微生物入侵者的世界中生存?幸运的是,有很多工具任我们使用,保护我们免受有害病原体的侵害。我们安排了不同等级的防御系统,从针对各种入侵(如病毒)的一般防御,到针对某种特定微生物(如特定基因类型的流感病毒)的高度专业化防御。一般防御是第一道防线,统称为先天免疫系统,之所以被称为先天,是因为它是遗传编码的,有效保护我们免受感染的特征可以传递给我们的后代。我们最好的防御屏障是皮肤,它类似于城堡周围的护城河。我们的皮肤还是一个物理屏障,通过早期预警系统保护重要器官和功能免受微生物环境的影响,微生物试图穿过皮肤会被抓捕、盘问,然后通常会被杀死。
病原微生物进入人体的最佳途径是通过我们呼吸的空气、摄入的食物和水,或者经昆虫叮咬注射进皮肤。然而,这些表面建立了完善的保护机制。例如,你吸进鼻子和喉咙的病原体必须在大量的化学、物理攻击中存活下来,包括被粘液黏住,被呼吸道细胞上的纤毛敲打,以及躲避被称为吞噬细胞的掠食性细胞,它们会吃掉病原体。所有这些防御措施都是为了防止微生物进入我们的血液系统或细胞。
但即使这些防御不起作用,你仍然有很多保护方案。我现在主要讲病毒感染,因为这种微生物必须要进入细胞才能复制。它们被称为专性细胞内寄生物(obligate intracellular parasites)。并非所有微生物都需要进入细胞才能开始繁殖。例如,一些细菌可以很好地利用血液或皮肤表面的营养物质,而不需要细胞内的资源。另一方面,病毒复制所需的大部分物质要从细胞中借用,我们的先天防御机制通过剥夺病毒所需的物质来发挥作用。当病毒或胞内细菌进入细胞时,由于病毒分子特有的模式,它在几分钟内就会被识别为入侵者。细胞启动一连串的化学信号来稳固它的防御。身体里的每个细胞都有这种能力。一些分子调节反应强度,使其升高或降低。一些分子提醒邻近的细胞动员自己的防御系统,这样它们就可以阻止病毒感染,同时其他分子则会破坏病毒。
即使在细胞层面上,也有分子发出命令和执行命令。在某些情况下,细胞获胜,它阻止了病毒复制。对于一个细胞来说,自杀是英勇的最后一战。通过这样做,它去除了病毒所需资源,从而防止病毒扩散到其他细胞。在其他情况下,病毒获胜,产生感染其他细胞的子代。病毒感染每个细胞都面临着同样的挑战。所有的化学信号、吞噬病原体的细胞、以及物理和化学屏障都编码在我们的基因中,即我们的先天免疫系统。
当先天免疫反应忙于遏制病原体时,它也激活了一个更专业的武器,即称为适应性免疫的免疫防御系统。我们教免疫学的时候,重点是适应性免疫系统的细胞,它们能产生抗体或杀死被感染的细胞,而先天免疫反应往往得不到应有的重视。我们经常接触被先天免疫系统有效控制的病原体,但我们只注意到了失败,这时病原体成功地建立了感染,使我们患上疾病。然而,病毒证明了先天免疫系统的重要性,因为几乎每一种成功的脊椎动物病毒都进化出了一种方法来扰乱先天免疫反应的特定步骤。
免疫类型:先天免疫系统
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