機體免疫系統與腫瘤到底是什麼關係?

生命原點說細胞


壞疽和細胞凋亡

把人體可比作小宇宙,維持生命的系統就像宇宙一樣複雜、奧秘。一個受精卵,會忠實的按照事先被寫入的遺傳基因信息無數次分裂,最後成為一個人。人體依然有很多神秘之處,有待醫學的發展去揭開謎底。本章我們介紹人體精密的生理機制與癌細胞等異物的關係。

細胞有兩種死亡方式,一種是壞疽,另一種是凋亡。平時很少聽到這些詞,但它們是每天發生的現象。

壞疽是細胞受到傷害後死亡的現象,也可以說是壞死。比如摔倒時擦傷了膝蓋的皮膚,被瀝青侵入的細胞就會受損死亡。對細胞來說,還沒有做好準備就突然死亡了。就像一個正在運轉的工廠被突然破壞了,向周圍擴散各種各樣的廢棄物和有害物質,工廠完全崩潰。壞疽即是如此:壞死的細胞向周圍擴散老廢物質,洩漏細胞內物質,面臨死亡。擴散的廢棄物會干擾周圍的正常細胞,所以會產生炎症。本來正常的細胞,在某種外因或內因的作用下突然死亡,大多數都是痛苦的。

細胞凋亡是細胞的自然死亡或者叫按程序死亡。細胞本身的死亡程序被激活後會自然凋亡。受精卵的細胞分裂成人的內臟、骨骼和神經等,最終發育成人。這個過程中,細胞凋亡發揮了重要的作用。比如人的手指,並不是由手掌延伸成形的,而是先形成一個扇形,手指之間的細胞凋亡後形成了手指。手指之間的細胞,在事先刻錄好的遺傳基因信息指引下逐漸凋亡。

細胞凋亡在製造優秀的免疫細胞時也發揮著重要作用。免疫具有區分己方和非己方,並排除異己的功能。如果免疫變異,就會發生攻擊自體的可怕事件。類風溼性關節炎和膠原病就是這類疾病,治療也非常棘手。因此,免疫細胞在成長髮育的過程中也在不斷的接受考驗、檢查識別自體細胞的能力,不能識別自體細胞的免疫細胞會自然凋亡。其他細胞也同樣,機能異常、被病毒感染、老化的細胞也會自然凋亡。

最典型的細胞凋亡實例就是蝌蚪的尾巴。蝌蚪時期尾巴用來游泳,當變成青蛙後不需要尾巴的功能了,尾巴就會進入凋亡程序。落葉也是這個道理,舊的樹葉脫落,新的樹葉長出,才能維持樹木的生命。人類也好,動植物也好,細胞凋亡都是維持生命的生理現象。細胞凋亡,有按遺傳基因的程序指令的,也有受到外因誘導而發生的。不管怎樣,當細胞的死亡程序被激活,就會發生細胞凋亡。

癌細胞會遵從細胞凋亡的規律消失

具體的說,有兩種機制可以促使細胞凋亡,一種是激活細胞表面存在的死亡受體開關,打開凋亡通路;另一種是使DNA受損,激活p53遺傳基因,作用於線粒體後引導細胞凋亡。

細胞凋亡程序開始後,首先細胞核和細胞質開始縮小,然後DNA會碎片化,之後機體內的巨噬細胞會無殘留地吞噬凋亡細胞的殘骸,不發生炎症反應。

那麼,癌細胞的死亡方式如何呢?手術、化療和放療既誘導癌細胞凋亡,也導致壞疽。化療和放療,損傷癌細胞的DNA後,誘導其凋亡。但是,癌細胞增殖過程中自己也會改變遺傳基因,以躲避放化療的傷害,使細胞凋亡機制失效。誘導癌細胞進入凋亡程序的遺傳基因p53,有50%以上會變異或受損,也就是說放療和化療不起作用。即使p53不發生變異,也避免不了放化療對正常細胞的傷害,特別是細胞分裂速度較快的骨髓、毛囊、消化道黏膜、生殖器等。

那麼有沒有不增加身體負擔、使癌細胞凋亡的辦法呢?我們認為打開這扇大門的鑰匙在人體的免疫系統中。NK細胞和CTL細胞等免疫細胞,時刻擔負著發現癌細胞、清除癌細胞的任務,這些免疫細胞會引導癌細胞的凋亡。如果能理想地運用人體自身精巧的免疫機制,不但可以清除體內的癌細胞,還不會增加身體的負擔(副作用)。

天賜免疫

免疫的意思就是免除疾病,保護身體不患病的機制。各種各樣的細菌、病毒侵害人體,可能引起基因突變後發生細胞癌變,免疫系統就是要排除這些異己異物。人類天生具有自身免疫能力,免疫是我們生命自帶的防禦系統。

在免疫系統中主要發揮作用的是骨髓製造的白細胞,也被稱作免疫細胞。免疫細胞,有很多種類,並且互相聯絡、作用,在人體內循環,監視並清除細菌、病毒和癌細胞。免疫細胞有自己的作用,這些作用分成兩大類,一類是“自然免疫”,另一類是“獲得免疫”。

自然免疫是無脊椎動物也具備的原始防禦系統,在異物侵入時最早起作用,發生免疫反應。相關的免疫細胞主要有粒細胞、巨噬細胞、樹狀細胞、NK細胞。在發現異物入侵後,這些細胞會直接發揮作用,攻擊異物,屬於身體的自然反應,故稱自然免疫。另外,不特定對方,只要是異物就發起攻擊的特性,被稱為“非特異性免疫”。

獲得免疫是人類後天獲得的免疫功能。只有高等級動物才具備這種功能,無脊椎動物沒有獲得免疫。和獲得免疫有關的是T細胞和B細胞,在沒有得到樹狀細胞和輔助T細胞等其他具有指引功能的細胞指令時,是不會發揮作用、攻擊病毒等的。只有接收到其他免疫細胞的指令後才會對特定的異物,如細菌、病毒和癌細胞開始攻擊,自行選擇最好的攻擊路徑,並學習記憶異物的特性,屬於高級別免疫反應。比如,麻疹只會患病一次,不會第二次患麻疹,是因為免疫細胞記憶了麻疹病毒,同樣的麻疹病毒再次入侵時,就會被免疫清除。疫苗,就是利用獲得免疫的機理預防疾病的。T細胞和B細胞具備各自不同的功能,對特定的敵人進行攻擊,這種免疫被稱為“特異性免疫”。

作為身體的防禦系統,在遇到異物入侵、遭遇癌變細胞時,首先自然免疫開始反應,發起攻擊;與此同時,發現敵情的信息會被傳送給獲得免疫系統,獲得免疫系統接收到信息後,攻擊躲避了自然免疫的異物或癌細胞。免疫細胞有各自的職責和能力,也互相協作,不間斷地清除體內的異物和癌細胞。

人類主要的免疫細胞有:樹狀細胞(免疫司令塔)、NK細胞、T細胞、B細胞

殺死癌細胞的免疫細胞和機制

我們平常意識不到,體內的免疫細胞一直在守護著我們。免疫細胞協同作戰,清除體內異物。實際上,目前我們發現的具有殺死癌細胞能力的是NK細胞、NKT細胞、ΓδT細胞、CTL細胞和B細胞5種免疫細胞。除了B細胞,其他幾種細胞都會直接攻擊癌細胞。它們識別癌細胞的方法有所不同,但是攻擊方法都相同。免疫細胞首先向癌細胞釋放一種擊穿物質,在癌細胞表面開孔,然後通過開孔向癌細胞注入粒酶。這種粒酶可以誘導癌細胞凋亡,使癌細胞的細胞核和細胞質縮小、DNA片段化,以導致癌細胞死亡。

NK細胞

NK細胞的名稱取自英文“自然殺手細胞”的兩個開頭字母。NK細胞是上世紀70年代初在試驗中偶然發現的。當初的試驗為了證明沒有胸腺就沒有T細胞,沒有強有力的T細胞就不會對癌細胞有影響。實驗者從沒有胸腺的大鼠中提取淋巴細胞,將其和癌細胞混合在一起。但是實驗結果與設想相反,癌細胞死亡了。這個試驗發現淋巴細胞中還有能和T細胞匹敵細胞:NK細胞。

NK細胞是自然免疫細胞,它不用接收其他細胞的指令,有學習進化、記憶癌細胞的能力,獨自就能發現異物併發起攻擊。NK細胞是天生的殺手,NK細胞攻擊癌細胞的代表性方法是先識別自體細胞(正常細胞)和異體細胞(癌細胞和異常細胞),之後立刻攻擊異體細胞。在第一章中描述過正常細胞表面有完整的MHCclass1分子,NK細胞利用表面的MHCclass1受體識別沒有或MHCclass1分子不完整的異體細胞。

NKT細胞

NKT細胞是千葉大學的谷口克教授團隊於1968年發現的。僅次於B細胞、T細胞、NK細胞,NKT細胞是第4種受關注的淋巴細胞。因為它具備NK細胞和T細胞的共同特徵,所以被命名為NKT細胞。

NKT細胞攻擊癌細胞的代表性方法是,與NK細胞一樣識別MHCclass1分子特徵後發起攻擊,或者像T細胞(實際上是CTL細胞)一樣識別癌細胞表面的癌抗原後發起攻擊。

有一點要說明,CTL細胞識別癌細胞的蛋白質抗原,NKT細胞識別癌細胞的糖酯抗原。

ΓδT細胞

ΓδT細胞是自然免疫細胞。它表面有豐富多樣的受體,對正常細胞的癌變非常敏感,它通過受體識別癌細胞後發起攻擊,誘導癌細胞凋亡。與CTL細胞不同,ΓδT細胞不需要接收其它細胞識別癌細胞的指令攻擊特定癌細胞,可以像NK細胞那樣自主攻擊癌細胞。

CTL細胞

CTL細胞(又稱“殺手T細胞”)是T細胞的一種,屬於獲得免疫的細胞(將在第四章說明其生理機制)。它具有可長期持續攻擊癌細胞的特性。因此,被稱為CTL(細胞殺傷性T細胞)。

CTL細胞還有一個特點,它本身並不存在,需要在樹狀細胞或巨噬細胞的抗原提示下,由T細胞轉化成殺手T細胞。也就是說,得到癌細胞的信息後,它才被激活,攻擊癌細胞。癌細胞的信息就是癌細胞表面的癌抗原。殺手T細胞會攻擊所有被提示的具有癌抗原的細胞。

B細胞

B細胞與T細胞同樣具有高殺傷性,是擔當高級別免疫反應的具有獲得免疫功能的細胞。它在骨髓中成熟,記憶標識過的癌抗原,並攻擊癌細胞。但是B細胞不直接發起攻擊,而是製造抗體後利用抗體攻擊癌細胞。

巨噬細胞或者樹狀細胞發現癌細胞後,吞噬消化癌細胞,再釋放出來,然後,被稱為免疫系統第二指揮塔的“輔助性T細胞”釋放出的細胞因子激活B細胞,B細胞分化為記憶抗原的“記憶B細胞”和“漿細胞”,漿細胞製造相對其抗原的抗體,攻擊具有同樣抗原的癌細胞。從此之後,只要發現相同抗原的癌細胞,記憶B細胞就會轉化為漿細胞,製造抗體攻擊癌細胞。


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