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出品:科普中国
监制:中国科普博览
编者按:为解码生命科学最新奥秘,科普中国前沿科技项目推出“生命新知”系列文章,从独特的视角,解析生命现象,揭示生物奥秘。让大家深入生命世界,探索无限可能。
历程过新冠肺炎感染或者重感冒的朋友都有印象,发烧和浑身酸痛就像孪生姐妹一样相伴而生。却不知如此的痛苦其实是大自然的有意为之,是免疫系统为存活大计拼命鏖战的外在表现。
发烧——强敌犯边,战时动员
大家的免疫系统是身体的防卫系统,而身体最外层的皮肤和黏膜是身体的“长城防线”,通过物理屏障阻挡大多数来犯的病毒和细菌。就像长城有人守护巡逻,在大家皮肤和黏膜的下面分布着不少的巡逻兵——巨噬细胞。
巨噬细胞是身体的清洗工,在平常运作中会吞噬细胞产生的碎片和垃圾,而当发现有外敌入侵时,巨噬细胞会化身“六边形战士”,不只对病原体的吞噬功能大为增强,而且会分泌细胞因子“摇人”,招募其他免疫细胞前来作战并将采集到的敌军信息传递给它们(免疫学称为抗原呈递功能)。
巨噬细胞吞噬细菌
(图片来源:医药速览——每人学懂免疫学)
巨噬细胞和参与作战的免疫细胞通过分泌细胞因子传递信息,其中有一类被叫做内源性致热源(白细胞介素、肿瘤坏死因子和干扰素等)的细胞因子能达到下丘脑。
下丘脑是后勤司令部,它像空调的控制系统一样管控体温稳定,平时里将温度设定为37摄氏度左右(体温调定点),而当下丘脑接收到内源性致热源传递的信息后,会调高体温调定点,此时的身体就需要增加产热达到新的体温调定点,这就是发烧(免疫学习惯称为“发热”)。
发热是战时动员和后勤保障工作的要紧一环。
为何这么说?
一方面,体温的升高会扩充血管,等于拓宽道路,有益于免疫大军迅速抵达战场。其次,体温升高可以抑制病原菌的繁殖,同时提升免疫细胞的活性。有研究表明,体温升高可以诱导免疫细胞热休克蛋白90(Hsp90)的表达,这种蛋白可以增强免疫细胞的黏附和迁移能力,提升其对抗病原体的效率。
细胞因子用于免疫细胞通讯
(图片来源:医药速览——每人学懂免疫学)
另外,体温的升高提升了身体的新陈代谢速率,能够帮助身体尽快清除病毒和毒素。
所以,适合的发热更能够帮助身体健康(生病多喝热水确实有效),但假如温度高于38.5摄氏度以上,身体正常细胞的功能就会遭到显著影响,此时就务必采取各类降温手段了。(发烧后怎么样处置必须要遵医嘱!!)
全身酸疼——带甲百万,日费千金
在对战病原体入侵时,身体主要依靠骨骼肌战栗产热,这也就是生病时打寒颤、身体出现酸疼是什么原因之一。浑身的肌肉被调用为身体供能,而肌糖原和葡萄糖就是军粮。
有氧呼吸和无氧呼吸
(图片来源:高中生物必学一教程)
常规状况下,葡萄糖氧化分解供能需要依次历程糖酵解、三羧酸循环和电子传递链三个阶段,其中当属第三个阶段产生的能量最多。不过这个阶段不只需要氧气参与,还需要更换反应场合,而且步骤多,耗时长。
在“战争状况下”,身体急切需要很多能量提供致使氧气提供不足,此时肌肉细胞开启无氧呼吸模式:在历程糖酵解阶段供能后,产生的中间产物被转化为乳酸积累在肌肉细胞中,产能虽然少但提供飞速。而乳酸积累会刺激肌肉中的化学感受器,通过神经传递到大脑产生酸痛。同时,乳酸会致使肌肉组织的渗透压增加,像一个人吃咸了会很多饮水,肌肉细胞渗透压升高会从周围吸水分致使肌肉细胞膨胀,从而产生胀痛感。
除去乳酸有哪些用途,在感染时,免疫系统还会释放一些炎症因子对抗病原体,炎症因子具备促进血管扩张、增强免疫功能、促进伤口愈合等多个功能,同时会增强身体对疼痛的敏锐度,因此大家会头疼、腰疼、骨头疼。
不过,不要小看了疼痛,也不要一味讨厌疼痛。
为何这么说?
疼痛是身体出现问题的警报,具备提示大脑关注身体病变和危险有哪些用途,没了疼痛感的身体便没办法感知外面伤害,对于生命健康来讲是一件极度危险的事情。但有的疼痛确实叫人很难忍受,为此科学家依据疼痛的产生原理创造了止痛药,大家常见的布洛芬就是通过抑制前列腺素(一类炎症因子)的产生来止痛。
“发烧”外挂——免疫系统升级的2.0版本
发烧和酸痛并不是所有动物天生拥有,它是免疫系统升级的2.0版本,是生物长期进化产生的免疫系统外挂。
虽然变温动物的体温会随温度的变化而变化,不拥有动员全身为备战产热的功能,所以无发烧一说,更没因此而致使的酸痛感。但温度对身体活动的影响在恒温和变温动物中维持一致性,体温升高可以提升免疫力和运动能力,体温减少致使免疫力和运动能力降低等。
恒温动物由于拥有能依据需要自我调定体温的温度控制系统,很大提升了对不同环境的适应能力,使得存活空间和存活率大为增加。
不过,恒温动物不同年龄阶段对体温的控制能力不尽相同。以人类为例,幼儿的免疫系统发育不完成,容易遭受病原体感染。又由于他们的体温调节中枢不成熟,发热时很难像成人那样有效调节体温,就致使孩子生病比大人更容易发高烧。而对于成人来讲,更多的是在免疫力低下和遭遇紧急感染等重病时,才会出现高烧不退的现象。
请珍惜健康这笔宝贵的财富
发烧和身体酸痛作为生物长期进化以来产生的免疫系统外挂,保障身体准时对内外环境变化做出反应。下丘脑的体温调节为免疫系统击溃来犯之敌提供了坚实的后勤保障,而参与作战的很多免疫细胞,一部分在对抗病原菌入侵时牺牲,一部分也会在大战落幕后结束生命,这不只可以预防过度的免疫反应付正常组织的损伤,也为“和平常期”的身体节省很多能量。
在大家的健康背后,是人体系统精妙的设计,是细胞们每时每刻的忙碌和协作!让大家珍惜生命,也祝大伙都有健康的身体,强健的体魄!
参考文献:
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