血液中的微小炸弹 - 补体系统 | Kurzgesagt

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视频

文字稿

每个生物都需要与那些以他们为食的生物对抗

所以在多细胞生物经过了数亿年的演化后, 也衍生出了保护自己的方法

现今,人类拥有复杂的防御系统

像是物理屏障(皮肤)、防御细胞(巨噬细胞), 以及武器生产工厂(B细胞)

其中一个我们身体里 但大多都还不太了解的防御系统:

补体系统

它已经演化超过7亿年, 也是超过30种不同蛋白质的武装军队

他们合作跳起一支复杂而优雅的舞步, 来阻止外来入侵者

总而言之,现在大约有1千5百万兆的补体蛋白 充斥在你全身上下的液体当中

指引他们的没有别的,全是化学

这些蛋白质是我们用来对抗入侵者的武器中 最有效的其中一种

免疫系统中的许多部份, 都只是用来活化补体系统的工具

但他同时也充满危险性

想象一下,在你的血液中,有数兆个小炸弹 而他们随时都有可能会爆炸

因此,我们的细胞用多种机制来防止补体意外的攻击

好,那他们又有什么功用?又是为什么让他们看起来这么危险呢?

简而言之,补体系统有3样工作。

它会瘫痪敌人, 它会启动免疫系统 它会在菌体上凿洞直到它们死亡

但是,要怎么做?

毕竟,这些无意识的蛋白质们会随意飘动 没有任何目的或方向

实际上这算是一种战略

随意飘动的补体蛋白处于一种被动状态

他们没有任何影响力,直到他们被启动 并且改变他们的形状

在蛋白质的世界里,你的形状决定了什么事情你可以做 什么事情你不能做

因为形状决定了可以互动的对象和方式

举例来说,处于被动状态的形状下 你可能不会有任何的功能

然而,在你启动的状态下 你可能可以启动其他蛋白质的形体

藉此启动他们,让他们也可以启动其他蛋白

像这样的串联反应的机制可以快速地扩散出去

想象一下这些补体蛋白就像一组互相放的很近的火柴

一但其中一根火柴起火了 它会立即点燃其他根靠近它的火柴

当它点燃的越多,突然间你就有可以有一团大火

要列举出补体系统的实际机制和样貌会很复杂

所以我们在此会简化它们

现在,想象一下你不小心划伤了自己 有一群细菌从伤口的位置

进入了周围组织

补体系统C3 就会开始进行攻击

C3就会是最开始的火花,可以点燃我们的火团

要点燃他,C3必须得要从被动状态切换成启动状态

要解释它如何启动是有点复杂 在这边当成它是随机的

通过其他被细菌启动的补体蛋白,或从抗体启动的

现在你要知道C3已经分裂成2个比较小的蛋白质

已经被启动的C3a和C3b

其中一个部分,蛋白质C3b会像一个追踪导弹一样 寻找特定的细菌、真菌和病毒

它只有不到一秒钟的时间来找到它的敌人 不然它就会被水分子中和掉

假设C3b找到一个目标 它会将自己紧紧的固定在敌人的表面且不会松开

通过这样做以后,蛋白质会再次变换形状

藉由这个新的形状,它现在可以与其它蛋白质做连结 并且在启动比较小的串联反应

经过多次变换它的形状,来增加其他蛋白质在它身上

最后,它会将它自己转变成一个名为C3 Convertase 的招收平台

这个专门的平台,可以将更多C3蛋白质转换 并且重新开始整个循环

一个增幅循环开始了

不用多久,成千的蛋白质就包覆着细菌了

对菌体来说,这对它非常的不利

它们会削弱这个菌体,让他们无法求助或是缓慢它们

想象被好几千只的苍蝇包覆着的感觉

还不只这些呢!

你还记得C3的另一部分吗? C3a蛋白质

C3a就像是一个求救信标

成千上万的涌出战场,引起大量的注意

被动的免疫细胞注意到这些C3a以后

会从休眠状态苏醒过来 并且跟着蛋白质的轨迹到达感染的部位

当接触到越多的求救信标蛋白,它们就会越具有侵略性

用这种方式 补体蛋白可以正确的引导他们到最需要增援的地方

到现在,补体蛋白已经成功求救并拖住入侵者了

现在开始,它们要开始积极地帮助到杀死敌人

第一批到达战场的免疫细胞是吞噬细胞

这代表着,吞噬细胞会把你整个吞掉 把你关在一个小监牢里,再用酸杀掉你

但是要吞掉一个敌人,它们必须要先抓到敌人才行

这不太简单,因为细菌不喜欢被抓住,而且它们滑滑的

但是现在,补体蛋白已经将自己固定在细菌身上

当作一个像是胶水一样 让免疫细胞可以轻易抓住它们的敌人

更好的是

想象一下! 你又一次被一堆苍蝇给包覆着

现在,这些苍蝇变成了黄蜂

另一个串联反应要开始了

另一个串联反应要开始了

在这个菌体的表面,C3 Convertase 再次地变换它的形状

并且开始招募新的蛋白质

他们会变成一个比较大的结构: 膜攻击复合物

一片一片的,新的蛋白质(C9)将长得像矛的自己扎进细菌膜里

直到他们撑开出无法修复的大洞

流体冲入菌体以后,他们的内部也就随之溢出

如同流血致死

剩下的菌体也因为被补体骚扰而分心,甚至重伤

马上就被到场的免疫细胞给解决掉了

在入侵变得更危险之前,这次的攻击行动就已经被铲除了

你可能都还没有注意到

细菌也只是很不喜欢补体而已

实际上补体对抗病毒更为有效

病毒有一个大问题,它们必须得要在细胞之间移动

病毒在细胞外基本上以只能祈祷希望以极小的机率撞到且感染细胞

在这里,他们是完全没有防御的

在此,补体就可以直接拦截并削弱他们

让它们变得无害并引导免疫系统来吞噬它们

如果没有补体,病毒感染会变得非常致命

等等,如果我们有这么有效的武器 为什么我们还会生病?

问题是在战争之中,双方都会互相适应

举例来说,当牛痘病毒感染了一个细胞时

它会强迫细胞制造出一种蛋白质来关闭补体蛋白

用这种方式,病毒能够在被感染的细胞周围 形成一个安全区

当病毒杀死这个细胞以后 可以有更高的机率感染附近其他的健康细胞

或是像其他的细菌,举例来说,它可以从血液里抓取一些特定的分子,不触发补体系统

进而达成隐形的效果

所以补体系统,是非常非常重要的

但是它在我们美丽并且复杂的免疫系统组织之中 只是其中一员

这是一个无意识的小东东 却可以一起做一些聪明合作的漂亮例子

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