人體免疫系統與衰老互為因果?專家這樣解釋……

安邁恩nmn 發佈 2020-01-08T22:24:05+00:00

這話確有道理,發燒感冒時我們最不舒服的感受——頭昏腦熱、渾身乏力、鼻塞流涕,都是免疫反應的「副作用」,等免疫系統把病原體殺滅了,這些感覺就慢慢消退了,自然不藥而愈。

眾所周知,免疫系統「掌管」著人體的健康與疾病,多數人生病的時候,醫生也會甩出我們耳熟能詳的那句「口頭禪」:免疫力低。事實上,科學家的實驗證明,人體免疫系統不僅與疾病有關,還跟人類機體衰老有莫大的關係……

俗話說:發燒感冒,別急吃藥,放放就好。

這話確有道理,發燒感冒時我們最不舒服的感受——頭昏腦熱、渾身乏力、鼻塞流涕,都是免疫反應的「副作用」,等免疫系統把病原體殺滅了,這些感覺就慢慢消退了,自然不藥而愈(流感切勿自己扛)。

不僅是生病,連刮擦皮外傷也需要免疫系統參與,免疫系統可謂參與生活的方方面面,那麼,這麼忙的免疫系統究竟長什麼樣?

一、認識免疫系統

免疫系統是身體用於識別異己,並想辦法殺滅、排出異己的一套完善系統。

免疫系統分為固有免疫系統(innate immune system)和適應性免疫系統(adaptive immune system),均由免疫器官、免疫細胞、免疫分子組成。

1、固有免疫系統

固有免疫天生就有,發揮屏障作用,可抗菌,吞噬有害物質,並引發炎症反應。

2、適應免疫系統

適應性免疫常發生在固有免疫之後,當固有免疫搞不定時,適宜性免疫可以搭把手,B細胞產生的抗體和T細胞的殺傷效應分子一起消滅病原體。

免疫系統職責有三:

✨免疫防禦(immune defence):機體防禦外來病原微生物的感染。

✨免疫穩定(immune homeostasis):免疫系統內部自我調節,主要任務是清除有害、衰老、死亡的免疫相關細胞,維持機體免疫功能的穩定。

✨免疫監視(immune surveillance):免疫系統成員們時刻巡邏身體各處,識別並清除突變、有害、衰老的細胞。

二、免疫系統的衰老

現在回到開頭的問題,老年人虛弱,是因為免疫系統衰老了。免疫系統的衰老在免疫細胞層面、免疫器官層面均有體現。

免疫器官是免疫細胞的工廠和住所,我們首先從它說起。

1、免疫器官衰老:骨髓和胸腺

(1)骨髓

還記得20年前韓劇剛火進來的時候,走催淚路線,《藍色生死戀》里「宋慧喬」好不容易和「哥哥」走在一起卻得白血病死了,把我哭得稀里嘩啦。白血病的治療,我們最常聽說骨髓移植,骨髓移植的本質就是移植健康人骨髓中的造血幹細胞給患者。

造血幹細胞是大量免疫細胞的「祖先」,什麼T細胞、B細胞、吞噬細胞,全是它的子子孫孫!所以劇終時「宋慧喬」為什麼會死,因為身體沒有免疫力了呀。

因為骨髓中的造血幹細胞是免疫細胞的「源泉」,所以骨髓理所應當屬於免疫器官。

No.1、骨髓造血幹細胞:免疫系統的原料商

在骨髓的造血幹細胞系統里,每天有上億個免疫細胞的初級前體誕生,隨後轉移到其他免疫器官進行加工,最終成為成熟的免疫細胞,各種免疫細胞的「族譜」如下

骨髓造血幹細胞的分化方向有2個,淋巴樣和骨髓樣。

淋巴樣前體細胞被運往胸腺加工成T細胞,或留在原地(骨髓)加工成B細胞;而骨髓樣前體細胞的終產品是固有免疫系統最活躍的巨噬細胞、樹突狀細胞和肥大細胞。

No.2、骨髓造血幹細胞會衰老

幹細胞的基本特性是,既能複製自身,又能分化成特化細胞。骨髓造血幹細胞也不例外,它具有增殖維持數量+分化特化細胞的作用,由此保證免疫細胞的原料供應。

但好景不長,骨髓造血幹細胞是會衰老的,這也是骨髓這個免疫器官衰老的根本原因。

骨髓造血幹細胞屬於成體幹細胞的,沒有端粒酶活性,不能維持自身端粒完好無損,因此其在複製一定次數後必將承受複製衰老(RS)

此外,已有研究表明,壓力、應激還會促進骨髓造血幹細胞衰老,例如堆積的氧自由基(ROS)會造成DNA損傷,環境因素(神經功能、內分泌骨髓微環境)能使年輕的骨髓造血幹細胞更快發生衰老。[6-10]

No.3、骨髓造血幹細胞衰老的結果

骨髓(造血幹細胞)發生衰老,會大幅削減免疫細胞「原料」產量,最終結果就是我們體內各種(尤其是來源於淋巴樣前體細胞分支的)免疫細胞全線變少,免疫系統功能整體下滑。

有研究表明,老年人的骨髓造血幹細胞分化偏好和年輕人有明顯不同,老人的造血幹細胞更喜歡分化為骨髓樣前體細胞,生成和炎症反應相關的免疫細胞,如肥大細胞、樹突狀細胞;年輕人的造血幹細胞偏愛淋巴樣前體細胞[5]。

這解釋了為何老人容易發炎,老人的免疫力低:促炎的免疫細胞增多,執行抗病功能的免疫效應細胞變少。

(2)胸腺衰老

胸腺是T細胞發育成熟的場所,胸腺衰老主要影響T細胞的數量、構成。

No.1、胸腺功能

T細胞在胸腺的發育空間叫做胸腺上皮空間,淋巴樣前體細胞在這裡分化為幼稚T細胞(Naïve T cells),最終根據需求發育成輔助T細胞和具有殺傷力的殺傷T細胞。[3,4]

胸腺上皮空間會隨著年齡增加逐年萎縮,70歲老人的胸腺上皮空間只有年輕人的10分之1大小,整個胸腺的體積也因此發生改變,如下圖:

胸腺(thymus)隨著年齡增長而逐漸萎縮被認為是一種為了節約能量用於繁殖而進化出的生理趨勢[1]。

No.2、胸腺衰老的結果

胸腺衰老將導致T細胞數量減少[2],且質量、功能變差,還會改變各種T細胞亞型的比例[5]。

科學家認為T細胞變少及亞型比例改變是免疫衰老的主要原因。因為T細胞是最強最優秀的免疫細胞,是抗病抗癌的精銳之師。

比較老年人和年輕人的T細胞發現,老人體內輔助T細胞更多(左下支),尤其是Treg(T調節細胞)細胞,Treg會抑制調節免疫反應,本意是防止免疫系統攻擊身體自己,但對老人而言,免疫細胞本來就少,免疫反應弱,Treg再增多的話,免疫系統就真的「不夠用了」 [5]。


*趣味解讀:胸腺不老行不行?

當然不行,這是進化決定的,且聽來~

在我們還未出生時,胸腺就已經發育完成了,原因是它可以保護胎兒免受病原體影響。我們常說小孩需要發育/長身體,但胸腺卻是個「出生即巔峰」的器官,隨著長身體獨獨它在變老,它太特別了~!

一歲左右,胸腺就像個想辭職又被抓著不給走的員工,效率逐年變低,隨著年紀增長,用於給T細胞發育的場所慢慢被脂肪填充。

研究發現70歲老人的胸腺幾乎不會產生幼稚T細胞,好在T細胞壽命還算長,老人依靠尚存的T細胞度過餘生也還行。

為什麼胸腺在我們出生後就「拋棄」我們?目前國際上並沒有統一的回答,大多傾向於進化中的拮抗多效性,我們可以理解為,大自然的側重點是我們小時候,而不是老時候。

在自然看來,我們需要度過的最大難關,是出生前胎死腹中的風險,和出生後新生兒染病死亡的風險,可能對我們的祖先而言的確如此。

一旦度過這2關,後面的疾病在自然看來「不是事兒」,因此出生時就是滿負荷工作的胸腺必面臨慢慢凋零的命運。[15-22]


2、免疫細胞的衰老

免疫器官是合成、儲備免疫細胞的場所,其衰老必然波及免疫細胞,在此,我們對免疫細胞在衰老時會發生哪些變化做了總結,以供參考。

免疫細胞在機體衰老過程中,敏感度變低,數量減少,效力變差,不僅適應性免疫(T、B細胞介導)功能受損,固有免疫屏障也退化。所以老人的身體一直向各種病原體、壞細胞大開方便之門,難怪更容易患病。

*結語

免疫系統的形成就是為了消耗,它不懂甄別「何時選擇,何時放棄」,再加上被大自然視為「對大齡倖存者非必要」,是註定要疲倦,要江河日下的。


參考文獻

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5. Isobe, K.I., N. Nishio, and T. Hasegawa, Immunological aspects of age-related diseases. World J Biol Chem, 2017. 8(2): p. 129-137.

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22. George, A. J., & Ritter, M. A. (1996). Thymic involution with ageing: obsolescence or good housekeeping?. Immunology today, 17(6), 267-272.


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