文/程樹德

生物醫學的知識,攸關每個人的生命及健康,俗話說:「知識就是力量」,缺乏了知識,人就像是被剪了頭髮的大力士參孫,會被欺騙、蒙蔽、剝削及奴役呢!

免疫學可以算是基礎生物學的一支,也是基礎醫學裡,極為重要的一個學問,想想看!它研究生物怎樣對付外敵入侵,我們一般人如果能比較深入了解這學問,那麼就較能預防疾病,而能保持健康,甚至於能防範約四成的癌症呢!故我這篇給老師及一般學生,希望利用三千字的空間,讓你了解這有點玄妙的學問。

不管是單細胞或多細胞生物,總有極多比它小的生命想要侵入它、利用它,以便大量繁殖自己的後代。這些生命,小如轉位子(transposon,只是一小段寄生性去氧核糖核酸)、病毒(virus,只是一段核酸或去氧核糖核酸被蛋白質所包覆,有感染能力),中如細菌,大如蛔蟲、鉤蟲或條蟲,均可積極或被動地侵入個體,統稱為「病毒生物」,而被侵入的寄主,若要生存,必得積極防禦,也即須有免疫體系。

動物體抵禦病原的第一道防線是皮膚、上皮組織、黏膜等物理屏障,眼淚能沖洗角膜,移除附上的細菌;呼吸黏膜的纖毛細胞,不停擺動其纖毛,以移除黏液及上附的異物。除了屏障及掃除功能,這些處所也有化學武器,如眼淚、唾液及黏膜內的溶菌酶,可溶解細菌的細胞壁;而皮膚的油脂腺分泌脂肪酸,可以殺菌;汗水中的鹽,也在皮膚上製造高鹽環境,防止多種菌生長。

第二道防線是所謂「先天免疫力」,即有一些有免疫能力的細胞表面,業已有些所謂受器的分子,能認識老敵人的某些表面分子,一旦兩個分子接合,促使受器的形狀改變,便能送信號給細胞核,開動很多基因,活化它的防禦功能,如增高吞噬能力,可吞掉細菌或病毒,並將之消化掉;也可分泌小分子(如化學動力素chemokines、細胞動力素cytokines)召喚類似的吞噬細胞來幫忙打架,或誘發小地域的發炎,讓這地域血管通透性增加,血漿滲入組織,造成紅腫熱痛,且吸引各種免疫細胞來,群策群力消滅病原生物。

認識且區別對待自我分子及敵方方子,不但是先天免疫力的關鍵,也是整個免疫系統要有的能力。我們想了解紛繁的免疫學,自然該掌握之,但免疫細胞周行全身,可能遇見千千萬萬大分子,它怎能區分敵我呢?

對參與先天免疫的來說,它擁有的基因組內,已經有許多受器分子的基因,能編碼出許多受器的分子,這些基因是億萬年來,生物體一代又一代抵禦病原生物攻擊後,所演化出的抗敵法寶,只要表現在細胞外面,就能認識外敵,活化吞噬之類功能。

但病原生物不能反制嗎?何不改變外表分子形狀,以避免被識出?原來受器分子(現稱模式辨識分子 pattern-recognition molecules)能專門辨識病原生物難以割捨的結構大分子,例如原發現於果蠅細胞表面,現普遍存於某免疫細胞表面的似托受器(Toll-like receptors,TLRs)這十多種分子之一(例如TLR-4)即能直接認識革蘭氏陰性菌表面重要分子——脂肪多醣,細菌沒這分子不能生存,放在長久演化互鬥過程之中。單以此項言之,假設我們偏袒動物這方,就可說「魔高一尺,道高一丈」。

先天免疫力動作很快,外敵入侵當下,不晚於四小時,即發動防禦,但若它招架不住,就會靠它所發的化學信號,啟動下一層防禦體系,稱為「適應性免疫」。

這系統既要承接下這潰退中的戰線,就得更精確認識外敵,這任務就非幾十種受器分子所能完成,而須分辨外敵及特殊的表現分子,這意味,得有能力認識百萬種以上的分子表面形狀。

想想看!一個系統,既要知道幾十萬種分子形狀是屬於自己的,更要認識幾百萬種分子形狀是外敵的,可予以攻擊,這讓一位天賦智能極高的人,尚且辦不到。動物體內幾十種血液及淋巴細胞構成的系統,何處是它的記憶?何處是它的神經?何處是它的頭腦?即能辨識,又能記憶,又能發動攻擊,如何達成呢?

能解開這天大的祕密,是免疫學家自1960年以來,累積的重大成就。原來生物演化過程中,發明了排列組合,它將受器分子拆成好幾個零件,如可變區(V區)、接合區(J區)、與不變區(C區),每種零件均有多種變形,當免疫細胞分裂及分化峕,在基因組上排列的這數百段基因,便可經隨意的組合,產生百萬種不同的受器分子,可供選擇。

本文介紹:
科學通識20講》。本書作者/通識在線雜誌社;出版社/開學文化

※內容為作者個人觀點,不代表本站立場

延伸閱讀:

  1. 科學,從好問題開始
  2. 蔡增家教授的3堂秒殺通識課
 
  • 用Line傳送