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10.T细胞和B细胞

10.T细胞和B细胞

现在,你已经知道T细胞和B细胞的名字的由来了。但是,人类想要真正理解T细胞和B细胞的使命仍然需要花费几十年的时间。我们对它们的认识几乎每年都会有所更新或得到细微的更正。长期以来,从概念上讲,T细胞和B细胞被认为是免疫系统的核心,有一些人甚至认为它们是免疫系统的唯一组分。

事实证明,它们都是必不可少的,当然,免疫系统的运作也相当依赖另一类强大的杀伤细胞,以及一系列通信和监视系统。

那么,T细胞和B细胞的本质到底是什么?它们在你体内究竟扮演着什么样的角色呢?

还记得1622年加斯帕雷·阿塞利在解剖狗时发现的“乳白色的脉络”吗?这些白色物质正是由白细胞组成的,其中一些是T细胞,另一些是B细胞——当然,其中也混杂着一些其他种类的细胞。

从广义上讲,白细胞与我们大多数人所认为与“血液”有关的红细胞在很多关键方面存在着差异。首先,红细胞是红色的,而不是白色的。其次,这两种细胞的轮廓也完全不同。红细胞看起来像美丽的圆圈,上面刻着优雅的纹路;白细胞则酷似布满尖刺的棒球,这些尖刺中很多其实是受体,它们负责发送和接收信号。这些白细胞是信息的中心,同时也可能是凶狠的杀手。

白细胞对你的生存至关重要,它们与运输氧气的红细胞对生命来说同等重要。T细胞和B细胞是这个生命系统最特殊的部分。当你面对复杂、不寻常的细菌或病毒时,它们的存在就显得格外重要,这是因为这些B细胞和T细胞具有惊人的靶向性。这些细胞能够制造针对某种特定疾病的杀手。在你体内的白细胞海洋里,总有细胞能与感染你的病原体相匹配。保持你健康的关键之一就是相应的T细胞和B细胞能够及时响应疾病,并与之靶向结合,然后复制出上万个精准的守卫者来扫除这些入侵者。

假设现在是流感季节,你正在飞机或公共汽车上,或者你在你的工位上工作,这时有人咳嗽,虽然你距离感染者有足足5英尺远,但美国疾病控制与预防中心(后简称为疾控中心)会认为,这点距离还不够远,他们认为,流感通过打喷嚏或咳嗽传播的距离为6英尺。或者,你也可能因为触摸不久前才被病原体携带者接触过的扶手而感染流感。一个吻、一个拥抱、一个握手,都有可能传播疾病。不难想象,当你擤了鼻涕,病毒就有了一个温暖舒适的繁殖场所。

当你接触到病原体后,免疫系统会立刻发现入侵者,但在科学发现史上的此时,免疫学并没有真正理解所谓的第一次接触是什么样的。谜底总是姗姗来迟。

让我们重新把目光转到流感、你、T细胞和B细胞上。当你第一次被感染时,你的身体会出现一系列普遍性的反应。正是在这段时间里,你优雅的防御系统正在等待你的T细胞和B细胞产生强有力的反应,这可能需要5~7天,这是因为有着相应抗体或受体的B细胞和T细胞必须与病原体接触,牢牢锁定目标,才会产生守卫者。很多时候,最好的情况是在你患病几天后,免疫应答就开始了。需要再次强调的是,在此之前并不意味着你的身体没有任何防御措施,只是没有像T细胞和B细胞那样精准的防御机制而已。

一个T细胞,我们优雅的防卫系统的核心

图片来源:美国国立过敏和传染病研究所/美国国立卫生研究院。

我们现在知道,T细胞和B细胞能够以非常独特的方式找到它们的猎物,而这些特征本身对于理解免疫系统的复杂演化历程是至关重要的。

在T细胞表面,一些尖刺能够识别病原体的标记。然而,在大多数情况下,T细胞并不能直接识别病原体。它们是通过媒介来实现这一点的,我将在后面的段落中详细介绍。现在,简单而言,T细胞会收到警报,提醒它们危险的入侵者来了。当这种情况发生时,T细胞将扮演不同的角色,有些是步兵,有些是将军。将军可以派遣其他T细胞到前线,或者将B细胞送入战场。

一个B细胞,起源于骨髓

图片来源:美国国立过敏和传染病研究所/美国国立卫生研究院。

B细胞还可以利用一种特殊的受体(B细胞抗原受体,BCR)更直接地识别病原体并“召唤”出抗体。抗体是具有非凡能力的蛋白质分子,也是免疫系统的核心。[1]

BCR位于B细胞表面。它们又像天线,又像钥匙,帮助识别病原体。

BCR如同天线一般接收信号。每一种BCR都是经过微调的,只接收一种信号。事实上,每一种受体都非常特殊,以至于我们体内数十亿个白细胞中的大多数,其表面都有独特的受体。因此,与大多数天线不同的是,抗原受体不能接收任意信号。它只能识别一种信号,其演化至此,就是为了识别某一种有机体。

这些细胞表面的受体通过直接接触的方式发现与之匹配的有机体——撞到或接触到这些有机体。这些白细胞穿过我们的身体,穿过我们体内喧嚣的狂欢节,它们四处游荡、流动、横冲直撞,数年之内都不会掀起大风大浪,直到某一天,砰!它们撞上了只有它们才能与之结合的化学结构。

与B细胞表面受体结合的,就是抗原。在结构上,B细胞表面受体与对应的抗体几乎一致。抗原与抗体(或BCR)配对,两者相互结合,就像锁和钥匙一样。

如果你感染了细菌,试图通过你身体传播的病原体便成了一种特定的抗原。在你的体内,有一个B细胞发现抗原,或者与之结合,然后消灭它,又或者引发一系列其他防御措施。

在科学家知道所有这些细节之前,T细胞和B细胞的一个共同且必要的特征就已经很突出了:它们可以学习。这些细胞具有高度的适应性,因此它们被称为适应性免疫系统。

这种适应能力合理解释了生命的功能性发展,这也是人类历史上最重要的拯救生命的发现之一。下面,让我们一起走进疫苗的故事。

[1] 英文原书多处混淆了BCR与抗体这两个概念,中文版经学者指正,已做相应修改。——编者注

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