免疫学家说:细胞奋不顾身牺牲自己,才得以保持您的健康
2024-03-09 点击量:816
程序性细胞死亡(例如细胞凋亡)是细胞生命过程的必经之路。来源:Nanoclustering/Science Photo Library via Getty Images
活细胞比死亡细胞工作得更好,对吗?然而,情况并非总是如此:您的细胞经常牺牲自己来保持您的健康。
虽然死亡似乎是被动的,只是“发生”的不幸结局,但细胞的死亡通常是非常有目的和战略性的。细胞死亡的方式和原因的复杂细节,会对您的整体健康产生重大影响。
细胞“决定”死亡的方式有超过10种,每种方式都为了服务生物体。免疫学家研究探讨了免疫细胞在癌症或受伤等情况下如何在不同类型的程序性死亡之间切换。
程序性细胞死亡大致可分为两种类型:沉默性细胞死亡和炎症性细胞死亡。
图示:许多参与调节细胞凋亡的基因是20世纪70年代由麻省理工学院遗传学家 H. Robert Horvitz 和当时的研究生Hilary Ellis在微小的线虫中发现的。Horvitz的研究荣获2002年诺贝尔生理学或医学奖,证明细胞凋亡是由5001拉斯维加斯自身的基因从内部引导的。来源:Credit: Ewa M. Davison.
悄然退出:无声的细胞死亡
细胞经常会因为年龄、压力或受伤而受损,这些异常细胞会让你生病。您的身体运行严密,当细胞失控时,必须在它们过度生长成肿瘤或引起不必要的炎症(激活免疫系统并导致发烧、肿胀、发红和疼痛)之前将其清除。
您的身体每天都会更换细胞,以确保您的组织由健康、功能正常的细胞组成。您身体中更容易受到损害的部位(例如皮肤和肠道)每周都会更新细胞,而其他细胞类型可能需要数月至数年的时间才能更新。无论时间线如何,旧细胞和受损细胞的死亡以及新细胞的替代是一个正常且重要的身体过程。
沉默的细胞死亡,或细胞凋亡时不会引起炎症反应。细胞凋亡是一个涉及细胞内许多蛋白质和开关的活跃过程。旨在战略性进行自我清除,而不惊动身体的其他部位。
有时,细胞可以检测到它们自身的功能正在衰竭,并启动“刽子手”蛋白来切割它们自己的DNA,然后它们就会因细胞凋亡而悄然死亡。或者,健康细胞可以命令过度活跃或受损的邻近细胞激活它们的“刽子手”蛋白。
细胞凋亡对于维持健康的身体很重要。事实上,您可以感谢手指和脚趾的细胞凋亡。胎儿最初有蹼状手指,直到形成它们之间组织的细胞发生凋亡并死亡。
小鼠胚胎足部的脚趾是通过细胞凋亡形成的。来源:Michal Maňas/Wikimedia Commons, CC BY-SA
如果没有细胞凋亡,细胞的生长就会失控。一个经过充分研究的例子是癌症。癌细胞异常擅长生长和分裂,而那些能够抵抗细胞凋亡的细胞则形成极具侵袭性的肿瘤。了解细胞凋亡如何发挥作用以及癌细胞为何会破坏细胞凋亡程序,将会改善癌症治疗。
其他病症也可以从细胞凋亡研究中受益。您的身体会产生大量免疫细胞,这些细胞都会对不同的目标做出反应,但有时这些细胞破坏自己的组织。您的免疫细胞在细胞凋亡过程造中将其消除,但当细胞凋亡无法消除被免疫细胞清除时(有时是由于遗传异常),可能会导致狼疮等自身免疫性疾病。
细胞凋亡在健康中发挥作用的另一个例子是子宫内膜异位症,这是一种由子宫组织过度生长引起的疾病,给患者带来极大的痛苦。研究人员最近将子宫失控的生长与功能失调的细胞凋亡联系起来。
无论是为了发育还是为了维持,您的细胞都在悄悄地退出,以保持您的身体快乐和健康。
轰轰烈烈地出门:炎症细胞死亡
当细胞检测到感染的存在并需要进行自我消除时,会向身体的其他部分发出警报,这种属于炎症细胞死亡,通常是由细菌、病毒或压力引发的。
经历炎症细胞死亡的细胞不会安静地关闭,而是会导致自身破裂或溶解,杀死自己并释放炎症信使。这些信使告诉您的免疫细胞存在威胁,并促使它们治疗和对抗病原体。
炎症性死亡不利于维持健康。如果皮肤或肠道细胞的正常循环引起炎症反应,您会感到很不舒服。这就是为什么炎症死亡受到严格控制并且需要多个信号来启动。
尽管这种手榴弹般的死亡风险很大,但如果没有它,许多感染就无法对抗。许多细菌和病毒需要生活在细胞周围或细胞内部才能生存。当细胞上的专门传感器检测到这些威胁时,它们可以同时激活您的免疫系统,将其清除,研究人员称之为消除病原体的生态位。
炎症细胞死亡在流行病中起着重要作用。鼠疫耶尔森氏菌是黑死病背后的元凶,它已经进化出多种方法来阻止人类免疫细胞发起反应。然而,免疫细胞发展出了感知这种诡计能力。这确保了的免疫细胞能够渗透并消灭细菌,尽管细菌尽了最大努力来阻止战斗。
尽管黑死病如今并不常见,但近亲假结核耶尔森菌和小肠结肠炎耶尔森菌却是食源性疾病爆发的幕后黑手。这些感染很少致命,因为您的免疫细胞可以通过诱导炎症细胞死亡来积极消除病原体的生态位。然而,由于这个原因,耶尔森氏菌感染对于免疫功能低下的人来说可能更加危险。
COVID-19 大流行背后的病毒也会导致大量炎症细胞死亡。研究表明,如果没有细胞死亡,病毒就会在细胞内自由生存并繁殖。然而,这种炎症细胞死亡有时会失控,导致COVID-19 患者出现肺部损伤,从而极大地影响生存。研究人员仍在研究炎症细胞死亡在 COVID-19 感染中的作用,了解这种微妙的平衡有助于改善治疗。
无论顺境还是逆境,您的细胞都随时准备牺牲自己以保持您的健康。您需要感谢细胞死亡让你活了下来。