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你的体内有别人的细胞

  在名作《我自己的歌》(Song of Myself)中,美国著名诗人惠特曼这样写道:“我包孕芸芸众生”(I Contain multitudes)。虽然他并非从生物学角度来思考这个问题,但这句话确实描述了一种生物学现象。近来的研究表明。除了数以亿计由受精卵发育而成的细胞外,我们体内还有来自他人的、遗传性质不同的细胞。当我们还在子宫内时,就从母亲那里获得了这些细胞,而怀孕的妈妈们,体内也有胎儿的细胞。
  细胞可以穿越胎盘,这并不奇怪,因为连接母亲和胎儿的组织并非不可穿越的屏障,而是像一个交叉地带。选择性地让一些物质通过(比如胎儿生长发育所需的营养物质)。奇怪的是,穿过胎盘的细胞竟可在新宿主体内长期存在,还会在血液中循环,甚至定居在不同的组织——一个人的细胞安全地存在于他人体内的现象,叫微嵌合(microchimerism)。这种现象已经引起科学家的强烈兴趣,因为最新研究显示,它既能促进健康,也可能引发疾病。更好地认识这些“移民”细胞的作用,有助于临床医生去弊存利:利用它们保护人类健康,避免可能出现的破坏作用。
  
  细胞移民
  
  怀孕期间,母亲的部分细胞会进入胎儿体内,胎儿细胞也会进入母亲体内。让科学家疑惑的是,这些细胞移民能长期存活,而传统观点认为外来细胞会被免疫系统迅速清除。
  60多年前,一篇公开发表的论文称,母亲的皮肤癌细胞可以进入胎盘和胎儿体内。在这篇论文的启发下,科学家进一步研究发现,其他母体细胞也可以进入胎盘和胎儿体内。上世纪60年代,又一个发现震惊了生物学家们:母体内正常的血细胞也能通过胎盘进入胎儿体内。
  研究资料显示,细胞还可以反向移动:从胎儿进入母体。最早发现该现象的时间,可以追溯到1893年。当时,在一名死于妊娠高血压病的妇女的肺脏中,一位德国病理学家发现了来自胎儿的细胞。但此后近百年时间里,关于健康母亲获得胎儿细胞的报道非常少。直到1979年.一篇里程碑式的论文引起了科学界的注意:美国斯坦福大学医学院的莱纳德·A·赫岑伯格(Leonard A.Herzenberg)及其同事在一篇论文中称,他们在一名怀有男性胎儿的妇女的血液中,发现了男性细胞(含有Y染色体)。
  不过,真正让生物学家感到的惊讶的。并非母亲和胎儿细胞可以双向“流动”,而是少数“移民”细胞可在健康个体内长期存活。上世纪90年代,生物学家在研究细胞从母亲向胎儿转移的现象时发现,母体细胞可以长期存活在患有重症联合免疫缺陷(severecombined immunodeficiency,患者体内缺乏抗感染的关键免疫细胞)的儿童体内。生物学家最初的看法是,这类儿童体内存在微嵌合现象的原因,是因为他们缺乏免疫应答功能。一般说来,正常的免疫系统会摧毁潜藏在儿童体内的母体细胞。
  事实却否定了这个被广泛认可的观点。我和同事发现,即便免疫系统功能正常,成年人体内也有母亲的细胞——我们的研究对象甚至包括一位46岁的中年人。而早在几年前,美国塔夫斯大学的黛安娜·W·比安基(Diana W.Bianchi)就已经发现,胎儿细胞同样能在母体内长期存在。她在一位儿子已长大成人的中老年妇女体内,检测出了男性的DNA(在很多研究中,研究人员估算妇女体内男性细胞数量的方法,主要是测定妇女血液或组织标本中男性DNA的量.即Y染色体)。
  为什么“移民”细胞可以存活这么久?大多数细胞都受到寿命限制,存活一段时间后就会死亡。只有干细胞例外,可以无限分裂,分化成各种特定细胞(比如免疫细胞或其他器官中的细胞)。长期存在的微嵌合状态意味着,第一批外来细胞可能是干细胞或类似干细胞的细胞。随后的研究证实了这种假设。我有时在想,这些转移到他人体内的干细胞就像种子,它们分布在全身各处,在那里扎根,变成身体的一部分。
  
  “双刃剑”
  
  进入胎儿体内,母体细胞就变成了一把双刃剑:既可能成为免疫系统攻击的目标,引发自身免疫疾病,又可能修复某些受损组织,缓解病情。
  在后代体内,母体细胞就像一把双刃剑(母亲的细胞存在于后代体内,叫做母源微嵌合态,maternal microchimerism)。首先,母亲的细胞可能引发自身免疫疾病,让免疫系统攻击自身组织。青少年皮肌炎(dermatomyositis)就是一种自身免疫疾病,受损部位主要为皮肤和肌肉,母体细胞在发病过程中似乎起着推动作用。2004年,美国梅奥医学中心(Mayo clinic)的安·M·里德(Ann M.Reed)的研究表明,从病人血液中分离出来的母体免疫细胞,会与病人的其他细胞发生反应。因此,里德和她的同事认为,引发青少年皮肌炎的祸首,很可能就是孩子体内的母体免疫细胞。
  新生儿狼疮综合征(neonatal lupussyndrome)似乎也与母源微嵌合态有关。科学家曾认为,具有杀伤活性的抗体,从母体血液循环进入发育中的胎儿体内,是引发该病的原因之一。这些抗体会与胎儿的组织细胞结合,让新生儿面临各种疾病的侵袭,最严重时可能引发致命的心脏炎症。
  然而,血液循环中本身就有杀伤性抗体的母亲们却是健康的,她们生下的孩子通常也很健康。我和同事根据该现象推测,在新生儿狼疮综合征中,抗体或许是病因之一,但肯定还有其他因素在起作用。在检查死于心脏衰竭的新生儿狼疮患者的心脏组织时,我们研究小组的安妮·M·史蒂文斯(AnneM.Stevens)发现了患者母亲的细胞,而在死于其他疾病的胎儿尸体中,这种现象极为罕见。史蒂文斯还发现,患者体内80%以上的母体细胞都能产生蛋白质,这说明它们不是循环中的血细胞,而是心肌的组成部分。(译者注:近来研究证明,造血干细胞可以分化为心肌细胞)。
  2003年,史蒂文斯发表了关于上述发现的研究报告,这让很多科学家意识到。在新生儿狼疮中,患者免疫系统的攻击目标很可能是母体来源的心肌细胞。这也间接证明.从母体转移到胎儿的细胞.应该是干细胞或类似干细胞的细胞,因为患儿体内的母体细胞已经分化成心肌细胞,并整合到患儿的心脏组织中了。或许,一些“自身”免疫疾病的发病过程,就是患者的免疫系统恶性攻击某个组织中的移民细胞。对于不合移民细胞的组织,免疫系统不会发起免疫攻击。
  但其他研究显示,母体干细胞的分化与整合有时并不会引起免疫攻击,反而有利于受损器官的修复。I型糖尿病(胰岛素依赖型)多见于儿童和年轻人,患者胰腺中分泌胰岛素的B细胞会被免疫系统破坏。2002年,在研究母源微嵌合态与I型糖尿病(胰岛素依赖型)间的关系时,我们推测,在妊娠期间,母体细胞会进入胎儿胰腺,并在那里“定居”,
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