细胞间的战争 | 唐山科普在线唐山市科学技术协会主办

    在一个平常的早晨，你会打着哈欠从被窝里爬出来，关掉尖叫着的闹钟，洗脸，刷牙，然后看看早餐准备好了没有。但是，如果你正身处宇宙轨道上的太空舱，那你起床后的第一件事，很可能是要用一小团棉球将你的口腔来回擦个仔细，再把这团棉球放进一支装满保存液的试管里。这种“早安仪式”是一项科学实验的一部分，目的是用那团棉球收集宇航员唾液中的微生物，科研人员用它研究人在太空中免疫力状况。

    每个人体都具有识别并排除进人体内的异物 (如细菌、病毒等)的能力，这就是免疫。每天我们的体内和周围的环境中的各种微小的入侵者－－细菌、病毒和其他异物，都会不断地侵入进来，其中多种原本就定居在我们的肠道内，比如大肠杆菌。通常，这些家伙对人体并不构成威胁，因为我们强大的免疫系统时刻监视着它们，并将各种病原体都打上了标记，所以在它们失控前免疫系统就可发现它们并将其消灭掉。免疫系统主要由遍布全身的免疫细胞组成，最重要的免疫细胞有两种－－T细胞和B细胞。T细胞起直接杀伤作用，它们与病原体直接接触后，可在病原体的胞膜上打孔，从而将其杀死；而B细胞则能够释放出被称为“抗体”的蛋白质，这种蛋白质可与病原体结合而促进其清除。

    以上是人体正常的情况，但是，当身处太空中时，免疫细胞的功能可能就会发生变化。科学家发现，人在太空中，T细胞无法正常分裂，因此数目不足；它们的移动也不再像在地球上那样活跃；它们之间的信息交换也会受到影响。总的来说，它们抵御入侵微生物的能力趋于下降。这样宇航员咳嗽或喷嚏时所喷出的小液滴中含有的病毒比地面上正常人高出8～10陪。不过幸运的是，虽然人在太空中有免疫力下降的趋势，但宇航员一般并不表现出明显的感染症状。

    那么，这些变化的原因究竟是什么呢?医学研究发现，“应激”会促进机体激素分泌，这些激素能影响T细胞的活动，造成免疫抑制。而宇航员在完成宇宙飞行的过程中，往往会经历严重的生理，心理应激反应。这似乎可以圆满解释宇航员免疫力下降的原因。但是等一下，这中间还有没有其他原因呢?宇宙飞行中会不会有某些因素不通过激素直接影响免疫力呢?

    为了搞清楚这一点，研究者们采用了美国航空航天局开发出的“旋转生物反应器”，以便在实验室中模拟外太空的低重力状态。旋转生物反应器的核心结构是一个以每分钟14转的转速旋转的罐状容器，它可以使容器中的细胞在做自由落体运动的同时又保持悬浮状态，而且这一状态可以保持数月之久。用这种方法就能排除激素水平的干扰，专门用来研究低重力状态对单个免疫细胞的影响。

    科学家发现放人反应器里的免疫细胞在进入低重力状态15分钟后就开始发生形态上的变化－－它们逐渐变圆，并且固定在这一形态。而我们人体的免疫细胞处于正常状态时，它们会不断改变自己的形态，伸出长长的“触角”，像变形虫一样进行移动。它们依靠这种移动能力，直奔感染或肿瘤所在部位，然后再通过直接杀伤或分泌抗体来杀伤病原体或肿瘤细胞。当免疫细胞变圆以后，就会失去这种移动能力，成为一堆无功能的细胞。不仅如此，圆形细胞间相互接触面积很小，这也减少了免疫细胞间进行信息交换的机会，使得它们无法有效地接受信息并投人行动。打个简单的比方吧，假如你有两个气球，那你只要把两个气球压在一起，它们之间的接触面积就可以变得很大(只要气球还没爆炸)，但如果你有两个保龄球的话，那么不管你怎么压，它们之间的接触面积也只是一个点。造成这种不同的关键就在于气球可以随时改变形状，而保龄球则做不到。

    遗憾的是，科学家虽然找到宇航员免疫力下降的原因，但并不清楚是什么力量直接造成了免疫细胞形态的这一改变。在缺乏重力的情况下，分子间力等一些其他的力量，例如氢键，就很可能在决定细胞形态方面发挥更大的作用。但是，究竟是哪些力量，通过什么方式在对哪些分子产生什么样的影响，从而造成了这种形态改变，现在还是一个难解的谜。

    虽然这项研究尚未完成，但是其前景是可观的。因为其研究结果不仅可应用于宇航员，还可推广到地面上的普通人。举例来说，T细胞时刻保护我们的机体不被外来异物侵袭，但是它们的行为并不总是如我们所愿。有时它们于得过了头，破坏了不该破坏的东西，例如在器官移植的时候它们是使植入器官血管丧失功能的祸首；有时它们又作得不够，没能够充分消灭我们希望它们消灭的东西，例如对于肿瘤细胞(注：肿瘤细胞会逃避免疫细胞的攻击，使机体的免疫系统无法对它产生强有力的免疫反应，这是肿瘤能够疯狂生长的一个原因)。假如科学家能够搞清楚是什么力量在左右着免疫细胞的形态，从而影响着其免疫功能，就能够通过改变这种物理形态来控制我们的T细胞，“训练”它们以更有效的方式来工作!