病毒與免疫的戰爭
來自專欄 人體和細胞的故事
最近,在知乎經常有朋友提問關於病毒的問題,今天寫一篇關於病毒與免疫的文章,讓大家更明白病毒是怎麼與免疫系統鬥爭,最終影響人體的故事。
1、戰爭的反方----微生物里的特洛伊木馬
病毒是一種簡單的微生物,只有一個蛋白質外殼和DNA。簡單並不是病毒神奇的地方,神奇的是病毒的增殖方式。
病毒是一種寄生在細胞內部的微生物,但這傢伙特別挑嘴,一種病毒只會寄生在一種或幾種細胞內。比如乙肝病毒只寄生在肝臟細胞內,流感病毒寄生在呼吸道的細胞內。
病毒就像一個特洛伊木馬,它先附著在細胞表面,然後把自己的DNA注入到細胞內,這些DNA在細胞內會形成新的病毒,當病毒繁殖到一定數量的時候就會「破殼而出」,細胞崩解,大量病毒重回血液或是體液中,重新尋找新的寄生宿主。
所以那些所謂寄生科幻小說電影都OUT了,億萬年前,微生物就開始利用寄生控制宿主來繁衍了。這種方式中,病毒是最成功的,因為它雖然簡單,雖然微小,但簡單有簡單的好處,微小有微小的好處。
2、戰爭的正方---免疫
免疫是一支分工明確,調度機制複雜的龐大軍隊。從表面上來看,任何微生物難逃它們的追殺。但凡事就是由例外,有的微生物就是利用免疫的的分工和調度來戰勝它們。
免疫軍隊最多也是最常見作戰方法就是---吃、吃、吃,直到把自己撐死,一種吃貨界的最高境界。
進入體內的異物首先遭遇到在身體各處巡遊的吞噬細胞,吞噬細胞用吃吃可以消滅大多數微生物。它們把細菌吃掉消化,它們把異物吃掉,甚至把衰老突變的人體細胞吃掉。然後與這些被吃掉的東西一起完蛋。
但不是所有微生物都可以靠吃吃吃來解決的,有的微生物進化出對付吃吃吃的絕招。有的被吃掉可以抵抗吞噬細胞的分解,等吞噬細胞被撐死的時候重回自由;有的欺騙吞噬細胞,把自己包裝成好人騙過吞噬細胞的大嘴;有的更厲害,利用吞噬細胞行動找到自己的宿主。
但免疫是一支複雜的軍隊,吞噬細胞解決不了,我們還有特種部隊。他們分兩部分,一種叫T部隊(T細胞),一種叫B部隊(B細胞)。T部隊可以靠近逃脫的細菌釋放穿孔素和其他細胞毒素,把細菌洞穿,或是讓細菌喪失增殖能力。B部隊不直接接觸微生物,而是發起遠程打擊。其他免疫細胞把入侵微生物的抗原信息傳遞給它,B部隊馬上製造相應的導彈(抗體),這些抗體尋找到入侵的微生物,把它們統統殺掉(這種反應稱之為免疫應答)。
免疫大軍相互配合相互協作,保證人體的健康,不受外來微生物的侵犯。故事如果就這樣,那就不是故事了,因為最好的軍隊也有弱點。那故事繼續進行。
看病毒們為了戰爭的勝利採取了那些招數:
3、流感病毒:我變、我變,我突變變
為了生存,為了在這場至關重要的戰爭中活下來,病毒需要不斷的增強自己,進化出對付免疫的能力。
病毒一般不怕吞噬細胞的吃,反正它們有堅固的蛋白質外殼,一般情況下可以抵抗吞噬細胞的分解。病毒也不怕T部隊的特種兵,它們沒有細胞壁,也沒有那些複雜細胞器,面對T部隊的強大火力,病毒可以很逍遙的彈彈煙灰說:「我啥都沒有,你能奈我何?」
這就是簡單的好處。也是微小的好處。
垂頭喪氣的T部隊找到它們兄弟部隊B部隊求援,同時把病毒的抗原信息給B部隊。B部隊馬上開始製造它們的獨門武器----抗體。為什麼要現場製造?因為抗體雖然好,但一種抗體只能針對一種病毒,甚至只能針對一種病毒的亞型。一旦病毒突變,抗體失效。所以只能現場製作現場使用了。
故事繼續,抗體找到了病毒,一通猛打,大多數病毒OVER。但..........
病毒為了生存,要進化。
於是病毒開始主動突變,抗體失效。新的抗體出現,病毒被消滅。然後病毒再突變,抗體又失效.......。如此反覆,這場戰爭無休無止的在進行。
這個故事的主角是流感病毒。
4、乙肝病毒:藏起來,抓人質
有一些病毒沒有流感病毒超強的突變能力,但他們很聰明,找的了免疫的漏洞。
免疫是一支正直的人民軍隊,不會濫殺無辜的。所以他們需要識別所有的細胞和微生物。微生物中也有好人,所以不能亂殺(人體的有益菌);人體細胞也不都是好人(突變和衰老的細胞需要清除),壞蛋需要除掉,良民需要保護。所以免疫要先識別到底是壞蛋還是良民,然後再消滅掉壞蛋。而特種部隊B部隊更依靠識別抗原來製造抗體。
這種識別對於大多數細菌來說沒問題,因為免疫早就認識他們,所以大多數細菌一出現就會被幹掉,除非有超能力的細菌。對於某些病毒來說,沒超能力怎麼辦?
它們利用的免疫識別產生抗體的時間差,比如乙肝病毒,利用免疫識別的這個時間差率先進入到肝臟細胞內,把肝臟細胞當做掩護和肉盾。
怎麼掩護?
躲在細胞內,免疫軍隊夠不著,不管你是普通軍隊還是特種兵。
怎麼利用人質?
躲在肝臟細胞內增殖,你不攻擊不要緊,一旦肝臟細胞崩解,更大量的病毒釋放感染更多的肝臟細胞。於是,乙肝病毒計策成功,與免疫達成平衡。
乙肝病毒:「你別過來,過來我就釋放更多的病毒。」
免疫:「好好好,我不過來,你別在釋放了。」
乙肝病毒:「好,你不過來我就不釋放其他病毒感染更多細胞。」
當然,我們的免疫也不是吃素的,能逃脫免疫的乙肝病毒是少數,到達肝臟細胞內的病毒更少。當然免疫是豬隊友的更少之又少。
有的免疫豬隊友手低眼高,非要把乙肝病毒趕盡殺絕,於是更多病毒釋放感染更多細胞。但豬隊友之所以稱之為豬隊友。是它們雖然盡職,但能力不足,攻擊含有病毒肝臟細胞讓大量病毒釋放,但又不能完全消滅病毒,導致感染反覆病情加重。(詳情請參閱《乙肝病毒與免疫的故事》)
5、HPV病毒:讓B部隊分身乏術
有一種病毒叫HPV,他們對付免疫的方法是進化出很多分身(亞型),讓B部隊的導彈製造遇到麻煩,讓B部隊分身乏術,總有幾個亞型逃脫B部隊導彈的攻擊。
HPV:「我變,我變,我變變變!」
B部隊:「我靠,那麼多類型,需要製作的導彈類型好多啊!領導,該怎麼辦?」
領導:「先製作一部分吧,能消滅一點是一點。」
於是逃脫的亞型在人體內愉快的生長。
但,B部隊終於把針對所有亞型的導彈製造好了,
「預備,發射」
「轟、轟、轟」
於是HPV完蛋了。
這個故事好像有點單調奧?
按照編劇的思維應該加點波折才是好故事啊?
應各位喜歡熱鬧的心情,故事要繼續,劇情要發展,我們的豬隊友要上場了。
驚不驚喜?意不意外?
我們的豬隊友,某些免疫細胞隆重上場。
免疫細胞甲:「製作那麼多類型的導彈沒有,做那麼多幹嘛,歇著看妹子多好?」
B細胞:「你說的好像有道理奧,歇會吧。少造幾個類型的導彈不會死人的,HPV的本事就那麼點,那麼多亞型只能有幾個會害人的。那先歇會吧。」
於是,少了幾個類型的導彈,幾個類型的HPV病毒殘存下來。
但,其中有一個是高危亞型。
反覆感染誘導宮頸細胞,最終引起了宮頸細胞的叛變引發了
---宮頸癌
後記
其他病毒的故事請繼續關注我的專欄,下片文章《第一屆病毒比武大賽》
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