補體係統是免疫係統的重要組成部分,但你大概從沒聽說過。這可有些奇怪了。要知道,免疫係統的許多部分都是為了和補體相互作用而存在的,補體係統功能失常可是會引發嚴重的健康問題的。
補體係統也是免疫係統中最古老的部分之一,證據表明最早在5億年前,地球上最古老的多細胞生物就演化出了補體係統。某個意義上,它是所有動物的免疫應答的最基本形式,同時也非常高效。無用的東西是不太可能在演化過程中保存下來的,而補體係統存在了那麼久,始終變化不大,這說明它對生存有著非凡的價值。隨著生命的形式變得越發複雜,補體係統不但沒有被取代,還在其他免疫防禦力量的不斷精進之下變得更為強大。
人們大多不了解補體係統,原因之一就是它不好理解,非常複雜和反直覺,讓人頭昏腦脹。要對其中的各種過程和相互作用都形成清晰的看法,需要深入學習它的大學生都要大費一番功夫。在免疫學中,沒有哪一部分有比補體係統更糟糕、更難記的專業名詞。幸好理解掌握所有的細節對非免疫專業的讀者來說全無必要,所以我們當然可以省略大量的細節——人生苦短,不該浪費在這上麵。如果你是想了解細節的人,那後麵的圖中有全部的正確名詞和機製可以參考。
好,那補體係統到底是什麼呢? 本質上講,補體係統是由30多種不同的蛋白質(不是細胞!)組成的軍隊,它們通力協作,巧妙配合,阻止入侵者在人體內優哉遊哉。大體說來,此時此刻,你的體液裏到處都充滿了大量的補體蛋白,數量約為1.5×1019。補體蛋白體型微小,卻遍布四處。跟它們比起來,病毒都顯得很大。要是把細胞比做人,補體蛋白就隻相當於果蠅卵。補體比細胞更沒有頭腦,更不會拿主意,完完全全受生化反應的指導,但它們也能完成多種目標。
簡而言之,補體係統有三大作用:激活免疫細胞,引導免疫細胞發現並消滅敵人。 往敵人身上紮洞,直至它們死去。
但它們要怎麼做到這些呢?它們不過是一些隨機漂蕩的無腦蛋白質而已,毫無心意或方向。但這其實是它們戰略的一部分。補體蛋白以某種被動的方式四處漂動,無所事事,直到被激活為止。你可以把它們想象成幾百萬根緊緊堆在一起的火柴,隻要點燃一根,它就會引燃周圍的火柴,這些火柴再引燃更多火柴,火就騰地一下燒起來了。
對補體而言,“引燃”就意味著形狀的改變。前麵我們說過,蛋白質的形狀決定了它的功能,以及它能以哪種方式和哪些蛋白質相互作用。在未活化的形狀下,補體沒有功能。而活化後,補體可以改變其他補體蛋白的形狀,從而激活它們。
這種簡單的機製會引發自我強化的級聯反應。一個蛋白激活另一個蛋白,2個激活4個,4個激活8個,8個激活16個。很快,幾千個蛋白就被激活。前麵我們聊細胞的時候簡單提過,蛋白質移動得極快。幾秒之內,原本全無作用的補體蛋白就活化起來,變成快速擴散、無法阻擋的殺傷性武器。
補體蛋白
補體係統是免疫係統中的重要玩家。這支部隊由30多種蛋白質組成,各種蛋白以優雅、複雜的共舞相互協作,阻擋外敵。簡而言之,補體係統有三大功能:打擊敵人、激活免疫係統、往細菌身上紮洞直至其死亡。
我們來看看現實中它們是如何表現的。回到戰場上,想想被釘子紮破的腳趾。巨大的破壞業已鑄成,巨噬細胞和中性粒細胞啟動了炎症過程,體液於是從血管中滲出,湧到傷口附近。體液中的幾百萬補體蛋白迅速充滿了傷口。現在需要點燃第一根火柴。
在現實中,這就意味著,有一種特殊且非常重要的補體蛋白需要改變其形狀。這種蛋白有一個全無用處的名字:C3。C3蛋白具體的變形與活化過程很複雜也很無趣,在現階段不太重要,我們就假裝它是碰巧被激活的吧!
你隻要知道C3是最重要的補體蛋白,是為了引發級聯反應而需要被引燃的第一根火柴就夠了。C3活化後,會裂解成形狀不同的兩個更小的蛋白。好,第一根火柴點燃了!
裂解成的兩個蛋白一個叫C3b,名字可真有創意,嘿嘿。它就像是追蹤導彈。它要在一瞬間找到靶子,不然就會失效並自行關閉。一旦發現目標,比如細菌,它就會緊緊黏附到細菌表麵,決不鬆開。在這個過程中它會再次變形,並獲得新本領(補體有點兒像微型的蛋白質變形金剛)。改變了形狀的C3b可以抓住其他補體蛋白,使它們也變形,並和它們融合起來。幾步下來,它變成了一個召集蛋白的平台。
這個平台很擅長激活更多的C3蛋白,開始新的循環。放大回路就這樣形成了。蛋白活化、變形的過程一次次、一次次地重複。越來越多新活化的C3b黏附到細菌表麵,生成更多的召集平台,激活更多的C3。第一個補體蛋白活化後的幾秒鍾內,細菌表麵就會蓋滿幾千個補體蛋白。對細菌來說,這太糟糕了。假設這是普通的一天,你正在忙自己的,突然有幾十萬隻蒼蠅同時飛過來,密密麻麻地停滿了你全身。這實在太恐怖了,你不可能置之不理。對細菌來說,活化補體的攻擊會大大傷害它,讓它陷入無助,大大減慢其行動。