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中年人的憂愁:為什麼小孩和老人更容易生病?商周專欄

撰文 | 商 周

責編 | 董賦好

作為一名從事免疫學研究的學者,我在過去幾年的業餘時間裡一直從事科普寫作。其中的原因主要有兩個方面:一是免疫學和人們的日常生活聯繫緊密,大多數常見的疾病都和免疫系統有關聯;二是免疫這個領域科普缺席的時候,某些「養生專家」就會補上這一空缺,而且誤人不淺(我將專文論述)。

到目前為止,我已陸續發表了七萬多字關於免疫學科普的文字。這些文字大致可以分成兩類:《該死的免疫系統》、《病原體的智慧》、《護城記》和《諾獎的金礦:這個領域獲15次諾獎》屬於介紹免疫學基本知識的文章,而《為什麼現在的孩子越來越愛過敏》、《一文解讀免疫球蛋白》、《瘧原蟲治癌症,並非簡單的「以毒攻毒」》、《過敏了怎麼辦,有可能治癒嗎》、《關於骨髓捐獻,您需要知道的幾點事實》、《顛覆認知:著涼到底會不會導致感冒》以及《三伏貼:治病還是致病》則是和日常生活更相關的科普文。

從讀者的反應來看,與日常生活相關的免疫科普更受歡迎。因此,我在一篇文章的後面提出讓讀者給我「命題作文」,以便更好地進行有關免疫學的科普。從現在開始,我將寫一系列的免疫學科普文章來回應讀者提出的一些有代表性的問題。

網友提問截圖 上面是一位名為「早早」的讀者出題:有什麼辦法提高免疫能力?這個出題還配了一幅對聯:上有老父得肺癌,已手術。下有小兒常感冒,未痊癒。 這是一個很多中年人面臨的問題:上有老下有小,老人和小孩都容易生病。

小孩和老人相對容易生病的主要原因之一,正是他們的免疫力相對低下。

下面的圖可以讓我們對免疫力和年齡的關係有個快速的了解。

人體免疫力隨著年齡的變化圖 (圖片來源:Simon et al. Proc Biol Sci. 2015 Dec22;282(1821):20143085.,圖中的文字進行了漢化處理)

圖中A是用卡通圖像表示人的不同年齡,而人的具體年齡也在B和C的橫坐標上有顯示。圖B中顯示的是各年齡階段的人群在流行性感冒里的死亡率的高低情況。在這裡我們可以看到,無論是全球性的大流感(比較少見,過去300年只爆發過9次)還是一般性的流感(最常見的流感)里,小孩(小於10歲)和老人(大於65歲)的死亡率都遠高於10-65歲的中間人群。

同樣是接觸病毒,為什麼老人和小孩就更容易得感冒,而且死亡率也大大增加呢?其中的主要答案就在圖C里。

圖C顯示的是各項免疫反應的強度和年齡的關係。與抵抗感染相關的天然免疫、B細胞免疫(主要產生抗體)和Th1型細胞免疫的反應強度,在小孩和老人身上都遠低於其他年齡段的人。換句話說,小孩和老人的免疫力相對較低。

那麼,為什麼小孩和老人的免疫力會低呢?幼吾幼以及人之幼

小孩容易感冒和經常發燒(主要是低燒)幾乎成了每個家長都要面臨的問題,這也讓很多兒童醫院不堪重負。但其實我們應該慶幸生活在這個時代,這個有疫苗、抗生素以及良好衛生條件的年代。因為在此之前,比如1900年左右的英國,嬰兒的死亡率是15%左右。同時期的中國,這一數字還要高很多。

小孩免疫力低的原因可以總結成一句話:小孩的免疫系統沒有發育成熟。

我們的免疫系統分為兩個部分,先天免疫系統和後天免疫系統。

先天免疫系統是抵抗病原體的一線武器,它們在病原體侵入我們身體的時候第一時間做出反應。

如果是遇到生活在細胞外的病原體,比如大部分細菌,天然免疫系統的武器庫有分布在全身各個組織的巨噬細胞,它可以吞噬外來的微生物;分布在血液的中性粒細胞,配有更厲害的武器,而且可以不要命地和病原體搏鬥。另外,血液中還有像連環炸彈一樣的補體系統,可以定向地被病原體引爆。

如果是遇到細胞內的病原體,比如病毒和少量的細菌,天然免疫系統的武器庫里有自然殺傷細胞,它可以特異性地識別和殺死被病原體感染了的細胞。除了自然殺傷細胞外,漿細胞樣樹突狀細胞也是對付病毒的好手,因為它們能分泌干擾素。

對於剛出生的嬰兒,其天然免疫系體統的狀態如何呢?

新生兒的巨噬細胞還沒有發育成熟,對病原體的反應自然也就比較弱。他們血液里的中性粒細胞倒是成熟了,但也只是裝備齊全了,卻還不怎麼會使用,所以對病原體的反應也很弱。至於補體系統,組成它的幾十個蛋白在新生兒血液中的濃度只有成年人的10-80%在左右。

至於用來對付病毒等細胞內病原體的自然殺傷細胞,新生兒的殺傷功能只有成人細胞的一半左右,而另外一種對付病毒的漿細胞樣樹突狀細胞,在新生兒身上的功能則更是嚴重受限。

總之,新生兒的天然免疫系統是全面虛弱,遠沒有達到成年人的水平。

後天免疫系統的主要武器是T細胞和B細胞。當先天免疫系統不能把病原體有效清除時,更為強大和特異的後天免疫系統就要啟動了:顯示抗原呈遞細胞(通常是樹突狀細胞)將病原體攝入並呈遞給T細胞,產生針對病原體特異的T細胞;然後一些病原體特異的T細胞會進一步幫助B細胞,從而產生針對病原體的抗體。

對於剛出生的嬰兒,他們體內的樹突狀細胞還沒有準備好,一是數量不夠,二是功能也和成年人的有所不同。

而至關重要的T細胞,情況就與成年人的T細胞差得更遠了。

T細胞分為兩類,CD4 T細胞(也叫輔助性T細胞,不同的亞類起到不同的輔助作用)和 CD8 T細胞(也叫殺傷性T細胞,主要用來殺傷已感染病毒的細胞)。通常成年人體內的T細胞會分化成促進炎症反應的Th1型細胞和殺傷性T細胞,從而對付病原體。但在新生兒的免疫系統里,更容易產生的卻是減弱炎症的調節性T細胞和Th2型細胞。

再說新生兒的B細胞吧,也就是負責產生抗體的細胞。和成年人相比,新生兒所產生抗體的能力不僅較弱,而且產生的抗體的特異性比較低,持續性也較差。

以上就是新生兒和成年人免疫系統的比較。我們發現:在免疫系統的各個指標上,尤其是在抵抗病原體感染的各個指標上,新生兒都要遠低於成年人。也就是說,人的免疫系統需要進一步發育,從而達到成年人的水平,這個過程需要10年左右的時間。

讀到這裡,可能有讀者問:既然新生兒免疫力低下是一種致命的風險,尤其是在以前沒有疫苗和抗生素的年代,那為什麼人類沒有進化出一種「出生的時候就有成熟的免疫力」的狀態呢?

這是一個聰明的問題。聰明的問題能夠讓人進一步思考,並指向進一步的發現。

是的,在沒有現代醫學的時候,20%甚至更多的嬰兒會因為感染而死亡,為什麼不能進化出能避免超高死亡率的新生兒免疫系統來呢?

這個問題的答案一方面是免疫系統的發育需要時間,另一方面則是更重要的原因:如果新生兒有像成年人一樣成熟的免疫系統的話,它的確可以大大降低新生兒的死亡率,但這會導致更大的麻煩。因為在懷孕期,胎兒需要處於一個免疫力低下的狀態,從而不對來自母體的抗原做出免疫反應。一旦胎兒的免疫系統對來自母親的抗原做出強烈的免疫反應,對孕婦和胎兒都將是災難。

如果你再仔細看一下上面的圖C,就會發現,胎兒期免疫反應力最強的是Treg調節性T細胞,它的反應性遠遠大於成年人,而這個細胞的功能就是壓制免疫反應。

所以,小孩的免疫力低是一種自然現象,只能慢慢去發育成熟。

那麼,老人呢?老吾老以及人之老

和小孩相比,老年人的病更多,因為他們不僅容易被感染,而且容易患上多種和免疫相關的疾病,比如腫瘤。老年人容易得病,一個主要原因也是因為他們的免疫力很低。

就像這位網友在留言中描述的一樣:

網友提問截圖 首先感謝這位深切關心老人健康的醫生,也向他致以敬意。

這位醫生提的問題,其主要原因也可以總結成一句話:老年人的免疫系統在衰退。

老年人免疫系統的衰退表現在幾個方面。

首先,老年人產生免疫細胞的能力減弱了。比如,負責產生T細胞的胸腺在出生後就一直處於慢慢變小的狀態,而且這種萎縮在成年後開始加速。等到65歲之後,我們的身體里就基本上不再產生新的T細胞了。除了T細胞,老年人身體里其它免疫細胞的生產能力也受到影響,因為造血幹細胞(產生所有免疫細胞的源頭)的老化,已經不能再像以前一樣產生那麼多免疫細胞了。

其次,老年人的免疫細胞的功能在衰退。在人變老的時候,免疫細胞也在老化(Immunosenescence)。老化的免疫細胞的染色體兩端的端粒越來越短,細胞內線粒體的功能也會出現失調併產生過多的活性氧,而且這些細胞還會分泌出一些和炎症相關的產物。這裡說的免疫細胞包括先天免疫系統、後天免疫系統的細胞以及造血幹細胞,所以是免疫系統的全面老化。

再次,老年人應對新抗原的反應能力嚴重不足。我們知道淋巴細胞(主要包括T細胞和B細胞)是後天免疫反應的主要武器,它們是產生針對抗原(比如病原體)特異的免疫反應的源頭。身體內的淋巴細胞可以分為兩類:與抗原有鬥爭經驗的細胞和沒有鬥爭經驗的細胞。有鬥爭經驗的細胞的主要功能是快速地打擊之前遇到過的抗原,而沒有鬥爭經驗的細胞則可以對之前沒有遇到過的抗原進行反應。人剛出生下來的時候,身體里的基本上都是沒有鬥爭經驗的細胞。而等到人老了的之後,就剛好相反。所以,當老年人遇到新的病原體的時候(比如新型流感病毒),他們的免疫系統很難建立有效的後天免疫反應。也因為同樣的道理,他們對接種疫苗的反應,也同樣很弱。

所以,老年人的免疫力降低,也是一種自然現象。

有讀者讀到這裡,可能也會問一個和進化有關的問題:為什麼人沒能進化出一個在老年時依舊強大的免疫系統,從而讓人長壽呢?

這也是一個好問題。

要回答這個問題,我們需要先了解一下進化過程中自然選擇的原理。

自然選擇的原理是:擁有更能適應環境的基因的個體生存下來,並且通過繁殖把這些基因傳遞下去。

而對老年人來說,因為一般不再有繁殖後代的能力,所以,即使是有能使免疫系統在老年時依然良好的基因,這種優勢也很難通過繁殖後代的方式傳遞到下一代。

換句話說,老年人免疫力的好壞,自然選擇的作用很小。

總之,小孩和老年人免疫力低都是一種自然的現象。也因為這是一種自然規律,我們不能指望小孩和老年人擁有一個像其它年齡段的人那樣健全的免疫系統。

面對這樣的自然規律,我們有時候會感到愛莫能助,但我們依然能夠採取一些措施來減少疾病的發生。一方面是盡量讓他們遠離病原體 (注意,只是遠離病原體,而不是其他無害的微生物),比如感冒流行的時候,盡量避免讓他們去人多的地方。另一方面就是不要讓他們本來較低的免疫力再被一些不好的習慣影響而進一步降低(比如少睡眠、不運動、偏食等)。另外,對於兒童, 接種疫苗也是一個非常高效的預防疾病的辦法。

最後,希望讀者繼續出題,我將儘力在有關免疫的主題上進行科普

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