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免疫系统是怎样牢记敌人的

菲利普·德特玛

2023-01-12 17:27

【编者按】

《战斗细胞：人体免疫系统奇妙之旅》一书以故事性的讲解和风格鲜明的插图，描述了人体的免疫机制、免疫系统的各组成部分、各类细胞及重要蛋白（抗体、MHC、细胞因子等），与人有关的各种微生物（包括益生菌和各种病原体），以及多方的相互作用，介绍了自愈、发炎、流行病、抗菌、抗病毒、寄生虫、过敏、疫苗、癌症、自身免疫性疾病等种种健康议题。本文选自该书，澎湃新闻经理想国授权发布。

想想甲型流感。它侵入肺脏这一重要器官，造成千百万细胞的死亡，害你卧床两周。即使在现代社会，我们对抗此类感染的代价依然惨重，事实上，每年都有多达50万人死于流感。而我们只能想象，对于没有现代文明的庇护，安全住所和食物都成问题的祖先来说，这样的感染会有多危险。身体可实在不想再病这么一次——生病让人脆弱，极端情况下甚至会要命。

记住旧对手，并保持记忆的鲜活，是免疫系统最重要的能力之一。只有靠记忆才能获得免疫力。“免疫”一词的大致意思，就是说你被“免”除了某种“疫”病，不会被同一种病击垮两次（当然也有例外，任何情况都有例外...... ）。

不过，说人得过某种病并活了下来后，就对这种病有了免疫，这不是新的概念。2500年前，人类历史上第一位现代历史学家修昔底德记载雅典和斯巴达之间的伯罗奔尼撒战争时，就观察到在鼠疫流行期间大病不死的人，后来就对鼠疫免疫了。

没有“免疫记忆”，人就永远不能对任何疾病免疫，想想看，这可是大噩梦。每击退一次严重感染，身体都会变虚弱。生成种种免疫细胞，以及修复这些细胞造成的损伤，都要大量耗能，况且还有病原体本身造成的破坏需要清理。假如人感染了埃博拉、天花、黑死病、COVID-19或者就是流感等病毒，并幸存了下来，可几星期后又再次感染了......就算是健康的成年人，又能一连承受几次这样的打击？没有免疫力，以城市和大规模人口聚集为特征的现代文明就不可能存在——那样一来，被最危险的病原体一再感染的风险就太高了。

因此，人体有着免疫记忆，而且这种记忆有其生命，或者说是由许多有生命的细胞，即“记忆细胞”组成的。人体有近1000亿记忆细胞，它们分布于全身，专注于记录你的患病经历，此外什么都不做。免疫就意味着身体的一些细胞会记住你付出的艰辛，并且会让你变得更强大，这是不是还有那么点儿诗意？

记忆细胞也是有些病对小孩来说致命、对成人却不构成威胁的主要原因之一：他们小小的身体里还没有足够的记忆细胞，因此轻微的感染也能扩散，进而危及生命。而成人的适应性免疫系统记得成千上万次的侵袭，大可依靠这些鲜活的记忆。同样，随着我们老去，越来越多的记忆细胞也无法像它们年轻时工作得那么出色了，或者说它们都退役了，这也让我们在老年阶段更容易生病。

我们简单复习一下：B细胞需要双重激活信号才能完全活化。第一个信号来自流过淋巴结的抗原，它可以部分激活B细胞。如果这时被激活的辅助性T细胞也加进来，提供第二个信号来确认感染很严重，B细胞就能真正活化，并变成浆细胞，快速大量自我复制，并开始生产抗体。这些都还记得吧，我们再多加一层细节！

B细胞被T细胞激活后，有一部分B细胞就会变成各种类型的记忆细胞，成为会在以后的岁月甚至余生中守护你的鲜活记忆。

第一类叫“长寿命浆细胞”，它们会跑进骨髓，而且就像它们这漂亮的名字一样，能活很久。它们不像其他浆细胞吐出尽可能多的抗体，而是舒舒服服地给自己找了个家，住上几个月甚至几年。生活在骨髓中的长寿命浆细胞可以持续生成一定量的抗体。所以它们的全部职责就是保证体液中时刻都有特定的抗体，能对抗一度战胜过的敌人。

敌人要是再次出现，会马上遭到这些抗体的攻击，也就不太有机会再造成真正的威胁。这种方法特别有效，事实上，你的每一滴血液中都有13000000000000抗体。13万亿啊。这份蛋白质记忆中，包含着你一生中战胜的所有疾病。

这还不是全部，还有“记忆B细胞”。它们，什么都不干。这些记忆B细胞被激活后，也待在淋巴结中，只是休息。在漫长的岁月中，它们就这样待着不动，静静地扫描淋巴液，寻找记忆中的抗原。一旦发现抗原，它们就会突然苏醒，无比严肃地投入工作。它们会快速大量增殖出成千上万份克隆，并无须辅助性T细胞激活而化身为浆细胞，并立即开始共同生成百万千万的抗体。

这就是为什么人能对遭遇过的那么多疾病和病原体免疫——记忆B细胞可以直接活化，无须经过我们前面讲过的复杂共舞和双重确认。它们是能一下子激活适应性免疫系统的捷径。

记忆B细胞之所以一开始就这么厉害，是因为我们在前面“T细胞和B细胞的共舞”一章中讲的受体微调，在它们身上已经完成了。它们已经经历了这个过程，已经非常擅长针对病原体生成完美的抗体。所以敌人要是再次来袭，会遭受杀伤力最强的抗体的攻击。

与之相似，活化后的T细胞也会生成记忆细胞，不过有几个主要区别。首先，感染结束后，大约90%参与作战的T细胞都会凋亡。剩下的10%会变成“组织驻留记忆T细胞”，成为静默的卫士。这些记忆T细胞是沉睡的特工，躺在那里什么都不做，只是静静地等着；一旦发现敌人，它们就会醒来发起攻击，并立即激活周围的免疫细胞。

但这样还不够，这只能保护感染部位而非全身，所以我们还另有“效应记忆T细胞”。它们常年在淋巴系统和血液中巡逻，不是为了惹是生非，而只是寻找曾经激活过先辈细胞们的抗原。最后还有“中心记忆T细胞”，它们驻扎在淋巴结中，只储存战斗记忆，此外什么都不做；一旦活化，它们可以快速生成大量能立刻发动攻击的效应T细胞。

这些听着都还挺简单的（相对来说）。不过记忆细胞的威力确实远超想象。它们杀伤力极强，你要是再次感染相同的病原体，往往都注意不到，哪怕那是很严重、很危险的感染。身体有了相应的记忆细胞，你可能几十年甚至整个余生都对某种病基本免疫。

为什么记忆细胞威力如此巨大？首先，它们数量众多。前面我们讲过，身体为每种可能的敌人都只准备了少量的B细胞和T细胞。再回想一下我们那个为数百万潜在客人办晚宴的例子。免疫系统这位厨师，努力准备好了数不清的菜品，每种可能的组合都有。每道菜都代表着独一无二的T细胞或B细胞，它们各自都带有独一无二的受体，针对的是特定的抗原。因此初次遭遇某种感染时，体内可能只有十几个能识别相应抗原的免疫细胞。

这很合理，因为在几十上百亿的B细胞和T细胞中，绝大部分一辈子都用不上。免疫系统是想为所有的不测都做好准备，不管可能性有多小。一旦出现了带有特定抗原的病原体，免疫系统就会知道这种抗原的存在，也就有理由着力生成大量能攻击此种病原体的特定细胞。

在晚宴的例子中，这就相当于厨师确定了客人喜欢哪些原料和菜品。将来，免疫系统厨师就可以储备这些菜品，等客人再来的时候就能很快给他们上菜。

单纯因为记忆细胞数量众多，同样的病原体再次袭击时，某个记忆细胞早早活化、快速捕获敌人的概率就相当高。这些特性一起，使你对曾经得过的绝大多数病有了免疫力，大大提高了存活机会。但是，有些病能破坏免疫记忆，杀死记忆细胞。令人心痛的是，其中有一种病如今又卷土重来，它就是麻疹。

有些疾病颇受争议，其命运也和反疫苗运动紧密相关，麻疹就是其中之一。本来麻疹即将成为继天花之后第二个被根除（eradicated）的传染病，可是近几年，越来越多的人决定让孩子不要接种针对麻疹病毒的疫苗，让它有了回潮的苗头。

讽刺的是，反疫苗运动主要发生在发达国家，这里的人已经忘记了麻疹依然是多么可怕的疾病。2019年，全球有超过20万人死于麻疹，其中多数是儿童，自2016年以来增加了50%。死亡率的上升令人痛心，这本来是可以避免的，不过，在发达国家总归有较好的医疗条件，在这里得了麻疹，还是大有康复的希望。

未引起足够重视的不但有麻疹本身，还有它的一大后续危害：从麻疹感染中恢复的孩子，患上其他疾病的概率更高，因为麻疹病毒会杀死记忆细胞。觉得有点吓人？这就对了：麻疹病毒可是会大大削弱“获得性免疫”的。现在我们已经学习了免疫系统的所有组成部分，可以来了解一下这一削弱机制了。

麻疹病毒的传染性非常强——比新冠病毒还强得多。和其他许多病毒一样，麻疹病毒会借着咳嗽和打喷嚏形成的飞沫飘散到空气中，并在空气中停留多达两个小时。麻疹患者有很强的传染性，90%易感者只要接近患者，就会被感染。和麻疹患者同处一节地铁车厢或一间教室，又没有打过疫苗的人，都极有可能被感染。麻疹病毒最喜欢攻击T细胞和B细胞，特别是易感的长寿命浆细胞、记忆B细胞和记忆T细胞。麻疹破坏的是免疫系统真实鲜活的记忆，最严重时会感染百万、千万甚至数十亿免疫细胞。

幸好，免疫系统往往能控制住局面，消灭麻疹病毒。只是感染了麻疹病毒的记忆细胞都死掉了，无法复生。感染前，体内有各种各样的特定抗体，此时，许多抗体都不会再生成了。另外大量游走的效应记忆T细胞也死亡了。就好像免疫系统突然得了严重的失忆症。

结果就是，感染麻疹之后，免疫系统就失去了让你对曾经得过的疾病免疫的能力。雪上加霜的是，麻疹感染还会清除掉人体因接种其他疫苗而获得的保护，因为大多数疫苗都会产生记忆细胞。所以，就麻疹而言，杀不死你的让你变得更脆弱，而非更强大了。麻疹会给健康造成不可逆的长期损害，威胁儿童的健康乃至生命。

如果我们放弃对麻疹斗争的主动权，因可预防疾病而死的人数、特别是儿童死亡人数将逐年上升。不过，现在倒是一个好时机来谈谈人类历史上的一大创想了：怎样让人不得病就能获得免疫力。