T“巨噬细胞”这个词在希腊语中的意思是“大食者”,这个描述很贴切。巨噬细胞是我们身体的垃圾吞噬细胞。它们消耗我们血液中的病原体、肉和骨头中的坏死细胞,以及我们肺部的灰尘。它们存在于我们身体的每个部分,是我们免疫系统的关键部分。
巨噬细胞的科学插图看起来像小煎蛋,但这样的图像掩盖了这些细胞的复杂性和多样性。巨噬细胞从它们的微观中心延伸出化学、物理和机械传感器,可以检测细胞的变化,如疾病和死亡。根据他们的发现,巨噬细胞可以分泌数百种蛋白质,触发免疫系统对病原体的防御,促进新骨细胞的生长,甚至终止妊娠。
科学家们还没有列出清除我们身体垃圾的所有巨噬细胞种类的完整清单,但我们选择了几种类型,展示了它们在我们的健康和生殖中扮演的重要角色。
正弦巨噬细胞:
侦察兵和地面部队
巨噬细胞既是侦察员,也是抵御体内病原体的第一道防线。巨噬细胞驻留在脾脏,从血液中过滤细菌和病毒。在对抗感染的战斗中,人类免疫系统严重依赖t细胞和b细胞等淋巴细胞。这些细胞非常擅长保护我们的身体抵抗感染源,但不擅长识别它们。窦状巨噬细胞识别病原体,评估其危险程度,并召唤T细胞和b细胞进行攻击。
巨噬细胞通过一种叫做吞噬的过程吞噬病原体,并用酶将病原体分解成其组成部分。亚利桑那州立大学生物设计研究所(Biodesign Institute at Arizona State University)教授张勇(Yung Chang)将它们比作地面部队。
她说:“巨噬细胞试图打一场战争,当你动员你的军队时,你会动用你所有的武器来摧毁敌人。”当战争结束时,巨噬细胞就会猛扑进来,把尸体取出来。
小胶质细胞:大脑物质的回收者
小胶质细胞是位于大脑和中枢神经系统的巨噬细胞;它们对大脑和脊髓的炎症和感染有反应。血脑屏障保护中枢神经系统免受大多数病原体的侵袭,但疱疹和艾滋病毒等病毒可以突破这一屏障,感染大脑和神经。在身体的其他部位,巨噬细胞会召唤T细胞和b细胞,但在大脑和脊髓中,小胶质细胞没有备份,必须靠自己抵御病原体。
小胶质细胞也会吞噬受损的神经元和斑块。小胶质细胞还能将它们消化的废物转化为营养物质,并反馈给神经元。Chang说:“从废物的角度来看,有些材料是可以回收和再利用的。”他补充说,小胶质细胞分泌的生长因子“有助于神经元生长”。
研究人员一直在争论小胶质细胞是否减轻或加重了神经退化。研究发现,小胶质细胞可以破坏淀粉样蛋白,而淀粉样蛋白与阿尔茨海默病斑块的形成有关。与此同时,小胶质细胞可以分泌引起炎症的神经毒素,从而杀死神经元。
肺泡巨噬细胞:肺尘埃
肺泡巨噬细胞被称为灰尘细胞,生活在肺部,防止灰尘颗粒在沙发下堆积。肺泡巨噬细胞有一个复杂的传感器系统,可以检测肺部原生细胞中的外来颗粒。对于肺泡巨噬细胞来说,尘埃的尖锐边缘是开始进食的信号。Chang说道:“如果边缘更尖锐,或者有弧度,它们很可能会被吞噬。”
“如果颗粒表面光滑,巨噬细胞就不太可能吃。”
肺泡巨噬细胞通过吞噬作用可以消化多种粉尘,但不是全部。如果肺泡巨噬细胞吸收了一种它不能分解的颗粒,该细胞本身就会对宿主机体产生刺激,要么死亡,要么通过咳嗽被排出体外;这种功能失调的巨噬细胞会引起炎症。
破骨细胞:骨重建细胞
骨核糖籽是巨噬细胞,有助于再生骨骼的骨骼。超过七年周期,构成人骨骼骨骼的细胞死亡,必须更换。骨壳鉴定,吸收和消化死亡和染色的骨细胞,清除成骨细胞的空间 - 骨骼建设细胞 - 以产生新的生长。这个循环解释了骨骼如何延长和改变形状,因为一个人的增长和为什么破碎的骨骼可以愈合。
破骨细胞和成骨细胞协同工作;失衡会导致骨质疏松症——一种骨骼变得脆弱易断的疾病。
蜕膜巨噬细胞:妊娠的监护人
蜕膜巨噬细胞在子宫内膜内生活和工作,是最先到达胚胎着床部位的细胞。“植入就像在子宫里制造一个伤口,”耶鲁大学医学院生殖科学部主任吉尔·莫尔说。植入开始破坏子宫内的细胞上皮细胞开始死亡,蜕膜巨噬细胞来进行清理。
但是,蜕膜巨噬细胞不是召唤T细胞和b细胞,而是向母亲的免疫系统发送信息,指示它不要排斥胚胎。只要胎儿在正常生长,蜕膜巨噬细胞就会在整个怀孕期间“监督”胎儿的发育。但是,如果胚胎发育出遗传异常,蜕膜巨噬细胞可能会通过干扰胚胎细胞保护层滋养细胞的生长而迫使妊娠终止。Mor说:“如果出现问题,巨噬细胞将改变它们的表型,而不是引导,它们将形成一个屏障,阻止滋养层的进程。”
但是Mor说,这样的反应并不总是正当的。胎盘感染会产生蛋白质,改变巨噬细胞的行为,从胎儿的守护者变成攻击胎儿的人,巨噬细胞会导致流产或导致母亲意外早产。Mor试图阻止这些蛋白质到达巨噬细胞,或者改变巨噬细胞的反应。
Hofbauer细胞:胎儿的保护剂
蜕膜巨噬细胞在母亲的胎盘一侧工作,而霍夫鲍尔细胞在胎儿一侧工作。通过吞噬作用,霍夫鲍尔细胞吸收入侵者,如艾滋病毒和疱疹病毒,并利用酶在它们从母亲转移到胎儿之前将其分解。但即使感染没有穿透胎盘屏障,与之相关的信使蛋白有时也会交叉。Hofbauer细胞对这些蛋白质的反应就像胎儿的感染一样。
这可能导致诱导胎儿炎症反应综合征的病症,其中尽管没有传染性药剂,但胎儿免疫系统被激活,这可能导致胎儿的发育缺陷。在这种罕见的病情之外,Hofbauer细胞似乎对生命的基础是从非常开始的 - 它们已被联系起来建造生长胎儿中的第一血管。
肿瘤巨噬细胞:终极的食死徒
当对恶性肿瘤进行放疗或化疗时,与肿瘤相关的巨噬细胞会聚集起来吞噬被杀死的癌细胞。科学家们用肿瘤相关巨噬细胞进行实验,以增强传统癌症治疗的效果。
在化疗或放疗之前,科学家可能会从患者体内提取肿瘤巨噬细胞,让它们在细胞体内生长杀死癌症的病毒。然后,“武装”巨噬细胞将被重新插入患者体内,扮演双重角色。首先,它们会深入治疗过的肿瘤释放出数千个病毒副本。然后,巨噬细胞会吞噬被化疗杀死的肿瘤细胞,而病毒则会摧毁存活下来的细胞。
谢菲尔德大学医学院(University of Sheffield Medical School)教授克莱尔·刘易斯(Claire Lewis)在老鼠身上进行了这样的实验,希望很快将这种疗法应用到人类身上。她通过插入一种溶瘤病毒和一种叫做质粒的DNA片段来激活巨噬细胞。溶瘤病毒可以特异性地感染并杀死癌细胞。当肿瘤细胞生长时,它们会耗尽周围的氧气,这是一种与肿瘤相关的巨噬细胞可以发现并自然吸引的状况。低氧水平也会激活质粒开关,导致巨噬细胞内的病毒复制。巨噬细胞最终会爆炸,病毒感染并摧毁癌细胞。
Patchen Barss是多伦多的一名记者,专门研究科学和人文学科的新思想。他是本书的作者色情引擎:从古腾堡到谷歌,色情是如何推动大众传播的,为很多出版物撰稿,包括周六晚上,的国家职位和蒙特利尔公报。