《工作細胞》免疫系統細胞們的簡單介紹



2018年夏天,由清水茜所著漫畫改編的新番動畫《工作細胞》(はたらく細胞)迅速的在短短幾集內獲得了巨大人氣,用詼諧有趣的劇情細細描寫了人體內細胞們運作的方式,也帶起了一股意想不到的生物學熱!
本次就讓我們一起來看看在劇中那些奮勇殺敵為家園而戰,可以說是在人類身體內佔有舉足輕重地位的免疫系統到底是怎麼運作的吧!





「對!這次是講免疫系統,所以沒有大家最愛的血小板,所以為了血小板進來的人可以直接跳出離開了喔你們這群蘿莉控!」

⋯⋯不我是開玩笑的,拜託大家多多看我的文章謝謝。

嗨~大家好,我是萌新文字創作者小畢。
首先必須要感謝大家,在上禮拜《Darling in the FranXX》的完結三連發文章得到了非常高的討論和分享,在這個圖像和影片主導的網際網路年代還有那麼多人願意看我的文章和評論,對一個創作者來說沒有比知道這件事更開心的事情了,感激感激!


最後的完結評論,由於當初在撰文時我就想要把在這半年中自己追番的許許多多心得和想法全部濃縮在其中,因此也是花了相當多的心思去寫出來的,雖然不知道大家看了文章後會不會對其中的觀點有所共鳴,不過光是看到讚數和分享就會覺得「啊~原來自己的想法擴散給了那麼多人知道了啊」,我想這種成就感就是驅使創作者繼續燃燒熱情最棒的材火了吧?





那麼也由於長期連載的《DitF》系列完結了,自然也得要再找下一個題材來繼續寫了,剛好現在《工作細胞》正刮起一陣旋風,網上所有人都在討論「血小板我老婆!」、「花澤紅血球才是最棒的!」、「我想被巨噬細胞姊姊踩啊!」——對不起最後一個是我自己的願望(笑)——。
其實因為從小的興趣和學習環境,我對生物學也是小有研究,什麼先天後天免疫系統我也是略懂略懂,那麼今天就來帶大家了解一下,那些在劇中和怪人細菌以及殭屍病毒奮戰的免疫系統們在現實中究竟是怎麼運作的吧!

註:由於本人不是醫學院生,免疫系統也是相當的複雜,如果文章有誤或者想要補充的歡迎在粉絲頁下留言,可以讓我多多學習生物學知識我會覺得很開心的!

一、前述


首先大家要知道,人體的免疫系統可以說是相~~~~~~當的複雜,我們甚至可以說這是好幾億年來生命演化中最美麗的結晶也不誇張。

居住在血管、淋巴管、結締組織中種類繁多的免疫細胞們各司其職,在面對來自體外的各式危險病原體時,他們總是能互相配合協調,在短短時間內完成抵禦外敵,保護身體並且清除潛在危害因子等等的任務。


知名科普Youtube頻道Kurzgesagt曾經在一部影片中,將免疫細胞擔當的主要任務、次要任務、以及互相關係繪製成了一張圖表,結果就是上圖這般如此複雜的關係圖,而且這還是簡略版的,還沒有提到免疫細胞外的蛋白質(抗體和補體蛋白)、酵素、細胞因子以及各種隨其產生的生理反應(如發炎)等等。

面對長久以來細菌和其他病原體的演化,我們生物的免疫系統也隨之不斷的改進成長,兩者互相牽制就好像是在打一場已經持續上億年的戰爭一樣,在本篇文章中我會分成以白血球和單核球為主的先天性免疫系統、淋巴球為主的後天免疫系統、以及為防劇透的其他在漫畫版動畫還未抵達進度的免疫細胞們介紹。

那麼就開始介紹第一站!由帥哥嗜中性白血球和巨噬細胞姊姊主導的先天性免疫系統吧!





二、保家衛國的第一道防線:先天性免疫系統


當生物的表層屏障(如表皮)被突破產生感染之後,先天性免疫系統就會被啟動,首先便會產生發炎,先天性免疫細胞們也會介入。
先天性免疫細胞以白血球為主體,其中又以嗜中性白血球佔多數。

(1)為數眾多的狂戰士「嗜中性白血球」




嗜中性白血球(以下稱嗜中球)佔了所有白血球總數的六至七成,可以說是人體內最多的白血球種類,也是通常第一抵達感染區域的免疫細胞。
型態因為具有變形能力而呈不規則狀,細胞核大多為三葉狀,細胞質內也有著許許多多的溶體顆粒,可以依照當下狀況來釋放裡頭的化學物質。


當感染發生的時候,距離感染區域最近血管內的嗜中球會感應到感染區域釋放的「趨化因子」,產生「趨化作用」並開始離開血管,伸出偽足鑽入外頭組織向感染部位前進。
而當嗜中球感應到抗原時便會開始「吞噬作用」,把目標吃入細胞內後釋放溶菌酶等酵素將之消滅,吞噬作用也被認為是生命演化中最原始的免疫機制。
同時在吞噬作用進行時,嗜中球也會產生一種叫「呼吸爆發」的反應,藉由將細胞內的呼吸作用增強十至二十倍,產生大量的自由基以殺死抗原——而這也是為什麼在劇中嗜中球會表現出「狂暴化」的來由了。

雜菌們給我死啊啊啊啊!

在進行完吞噬作用後,嗜中球便會死亡變成膿細胞,而這也是膿液的由來了。
此外,包括嗜中球在內,所有參與免疫反應而活化的免疫細胞在感染消除後為了避免浪費人體資源消耗,除了記憶細胞外最後都會集體細胞凋亡,就算沒有遭遇感染嗜中球的壽命也就五天,死掉後等著被巨噬細胞姊姊吃下肚,因此如果是在現實的話,紅血球小姐要能夠在第一集後再見到白血球先生的機率根本趨近於零啊⋯⋯

(2)連結與協調兩套截然不同系統的重要橋樑,抗原呈現細胞「單核吞噬細胞系統」



清理人體廢物的「女僕」,同時也是戰場上殺菌無數的「殺手」,擁有多重面貌的少女就是指人家喔~

來啦!是我最愛的巨噬細胞姊姊,拜託用柴刀從我腦門砸下去吧!(你夠了)

不過大家應該很好奇,明明開頭是在講巨噬細胞,怎麼標題會用「單核吞噬細胞系統」什麼的,其實啊包括女僕巨噬細胞、甚至是那個在樹屋裡從容自在的聯絡者樹突細胞,都是屬於這個體系裡的一份子喔。
那麼在這裡就要先提一下他們分化的源頭,血管裡的大個子「單核球」了。


單核球也是白血球的一種,其總數佔人體內免疫細胞不到一成,而單核球在骨髓成熟後會進入血管內開始在人體各處移動,並且會因為抵達的位置和接受信息不同而分化成不同的細胞。
像是在淋巴管和皮膜組織裡的樹突細胞、神經組織裡的神經膠細胞(此指微膠質細胞)、黏膜裡的朗格罕細胞(未來會出現喔!)、肝裡頭的庫佛氏細胞、還有肺裡頭的肺泡巨噬細胞、當然最重要的就是遊走於組織之間的巨噬細胞,這些其實都是單核球的同源兄弟喔。
這樣講的話,可以說樹突細胞跟巨噬細胞是姊弟關係呢哈哈。



其中最常見的巨噬細胞可以說是細胞當中的巨人,甚至可以長大到吞噬原生生物,吞噬能力也是超群能夠同時吞噬一百顆的抗原,擁有如此強力吞噬能力的它在人體內就是擔任清道夫的角色,吞噬那些會影響人體的廢物(包括細胞凋亡後的免疫細胞、壽命已至的紅血球等等)以及病原體,巨噬細胞同時也可以在感染發生時釋放趨化因子和活化白血球活性的物質等等。

但是單核吞噬細胞們最最最重要的功能,就是它們是「抗原呈現細胞」,是開啟接下來後天免疫系統的Key man!
巨噬細胞和樹突細胞在吞噬抗原時,同時也會將抗原撕碎表現在細胞膜上,當持有抗原的它們進入淋巴管,與T淋巴細胞接觸後,就會使T細胞活化,開啟接下來的後天免疫,輔助T淋巴細胞、殺手T淋巴細胞跟漿細胞就會被分化出來並擊倒那些棘手的敵人們啦!
尤其樹突細胞是裡頭抗原呈現能力最強的,因此我們也可以看到在劇中樹突細胞就像是傳令兵一樣,接受到巨噬細胞的報告後傳令給輔助T司令,並且活化了初始T細胞,此職位在免疫系統可以說是重要到不可替代的。



(3)面對特殊狀況的奇兵!「嗜酸性與嗜鹼性白血球」


嗜中球、嗜鹼球和嗜酸球的由來是因其在進行染色時接受酸性及鹼性染料的親和度差異而取名,嗜酸球對伊紅染料親和力較好,嗜鹼球對亞甲藍染料親和力較好,而嗜中球則是對兩者都較差。

而嗜酸球和嗜鹼球不但在人體內白血球比例相當低(嗜酸球3%以下,嗜鹼球甚至不到0.2%)並且吞噬能力也與嗜中球有差異,但是可不要因為這樣就像劇中的那些細胞們那樣小看他們喔。
它們兩者可是針對特殊狀況的「奇兵」,並且它們的含量起伏對於偵測特定疾病來說是非常重要的。


首先嗜酸球就如同劇中所演的,它對於人體內寄生蟲防禦來說密切的相關,通常只要在發生寄生蟲感染區域的外圍血管都可以檢測到異常多數量的嗜酸球,它們主要對抗大型的病原體,並且也與調節過敏相關。


嗜鹼球則是完全沒有吞噬能力,但不同的是它們能夠釋放組織胺,像是肥大細胞一樣可以增強發炎反應。

也因此,兩者在血液檢查的數量異常是檢測寄生蟲、過敏、甚至是某些部位腫瘤等等的重要指標,下次有機會看到體檢報告的話,可以仔細看看有關它們的檢查結果喔。




三、因地制宜對症下藥:專一集中以消滅大敵的後天性免疫系統


當抗原呈現細胞進入淋巴管,與未活化的初始T淋巴細胞接觸後,T淋巴細胞們會因為接受到抗原而被活化,進行細胞分裂並分化成輔助T淋巴細胞、殺手T淋巴細胞,開始免疫系統第二道防線「後天免疫系統」
後天免疫系統則是由淋巴細胞為主體,首先就要來介紹裡頭的總司令輔助T淋巴細胞啦!

(1)指示和振奮士氣的指揮官「輔助型T淋巴球」


活化的輔助型T淋巴球就像是劇中形象的指揮官一般,在後天性免疫系統開啟後依據讓自身活化的抗原是屬於細菌、寄生蟲、黴菌、還是病毒等等來決定要活化那些免疫細胞進行作戰,同時也能分泌細胞因子活化細胞——比方說讓B細胞分化成漿細胞來大量產生抗體,它們也具有分泌讓已經筋疲力盡的免疫細胞延續戰鬥物質的能力,就像是線上遊戲裡的後排Support一樣呢。


而大家最常聽到的愛滋病(後天免疫缺乏症候群)中,HIV病毒攻擊的正是輔助T細胞,這讓我們的後天性免疫系統會面臨癱瘓,患者也因此免疫力大幅衰退,容易因為一般人看似無大礙的病原體造成感染最後死亡。

(2)排除異類和被感染份子的劊子手「殺手型T淋巴球」


當白血球們剛從骨髓裡製造出來時,為了避免它們表面的抗原接受器有瑕疵,造成接受抗原能力太弱或者是會攻擊功能正常的自體細胞發生所謂的自體免疫(住手你他媽打的是友軍!),因此所有的未成熟的白血球都要先進入胸腺進行篩選,而T細胞們就是要接受正選擇(能否正常辨識抗原)和負選擇(是否會進行自體免疫)的抗原篩選,才能存活下來成為成熟的T細胞,而篩選過後也會依據它們身上的抗原受體來決定他自身要成為的是輔助T細胞還是殺手T細胞。

如果經過篩選後T細胞的身上帶的是CD8+受體的話,那它未來就會成為殺手T細胞,殺手T細胞的職責就是找出身體裡有問題的自體細胞(比方說癌細胞或者是被病毒感染的細胞),並在發現後釋出穿孔素和顆粒酶等的溶解酵素造成目標細胞凋亡。


(3)給敵人上異常狀態一發扭轉戰局吧!「B淋巴球與抗體」


當輔助T細胞被活化後,會釋放白介素以活化免疫細胞,其中也會使B細胞成熟並分化出「漿細胞」,而漿細胞則會開始大量分泌抗體,將會使接下來的免疫反應產生劇烈的變化。


抗體是專門製造出來對付抗原的一種蛋白質,它們一旦接觸到抗原表面後,便能達到擊暈、無力化抗原的效果,吞噬細胞也較容易吞噬被抗體包覆的抗原,部分抗體更能強化補體蛋白以及免疫細胞的活性,使免疫反應增強。
當正確的抗體出現在感染部位時,就好像戰場上發動了場地魔法,削弱了敵軍又幫我軍上Buff,病原體們面對此種戰況大勢已去,根本毫無招架之力。

(4)同一招對聖鬥士的我們是沒有用的!認識並於下次即時作出對策的「記憶細胞」



在淋巴細胞們活化後並細胞分裂時,會有部分的細胞變成所謂的記憶細胞,他們不會參與本次的作戰但是會保留這次感染的抗原資訊,並且在下次相同的抗原進入人體時快速進行防禦,也許在你還沒發覺時就解決抗原了!原來我們都是聖鬥士,同樣的攻擊第二次是沒用的!(嘛雖然只要碰到變異就沒用了就是XD)

而我們在醫學上使用的疫苗,就是藉由將較無害的抗原(比方說死掉的細菌或是不活化的病毒等等)來讓人體產生記憶細胞後就能抵禦相當同抗原的攻擊了。
不過說到疫苗,不久前我們的原創作家賢人也用過工作細胞的流程圖介紹了疫苗的作用方式,大家也可以點擊連結來看看喔!

好了,那麼這就是免疫系統的大致流程了,接下來要介紹那些還沒出場的細胞們了了!





四、目前還未出現的免疫系統細胞介紹(劇透)


免疫系統除了目前我們看到的白血球、淋巴球之外,當然還有許許多多不同的免疫細胞負責不同的工作,在這裡我們將簡述那些還未出場的通細胞們。


(1)肥大細胞,它們也是所有過敏兒最頭疼的細胞,居住在皮膜組織的它們會產生組織胺以參與發炎反應,但也會造成過敏反應,因此當你因為花粉症而鼻水直流的話,就知道是它們在作怪啦。
不過他們在免疫系統裡也是居於要角,畢竟在平常時候組織胺對於免疫和發炎反應是很重要的。


(2)記憶B細胞,負責記住曾經開啟後天免疫系統的抗原,並且在感染擴大前就釋放抗體解決入侵的抗原。

(3)調控T細胞,與輔助T細胞站在天秤的兩端,負責緩和免疫系統的活化,在感染結束時通知在場活化的白血球和淋巴細胞以結束免疫反應,調控T細胞也因為能防止免疫細胞攻擊自體細胞的功能,也被稱為是助長癌細胞生成的要犯(才剛配完心下一季又是配雷包的調控T,早見沙織今年的聲優路真不穩啊www)


(4)自然殺手細胞(Nature Killer Cell,NK)
身為殺手細胞的它們與殺手T細胞不同的是,它們不需要抗原呈現細胞給與抗原,自己就能夠偵測出有問題的病毒細胞和癌細胞等等,並且殺死它們,算是人體系統裡的游擊兵,在未來也會看到她和癌細胞多次的交戰。

其實將細胞擬人化的想法,早在2001的華納電影《捍胃戰士》就有展現過了,一個白血球警探和抗生素保鑣聯手對抗危害身體的病毒,這部我想也是許多80~90年代出生的小孩的童年回憶吧?


但是這次《工作細胞》不只是在世界觀的架構、還是在實際生物學的考究上都下了十足的功夫,也讓後者更貼近於現實的科學領域,在看動畫同時也可以科普生物學,了解到自己身體內的細胞們是怎麼運作、怎麼樣來讓我們可以維持生命,不被險峻的環境給淘汰,寓教於樂,實在是相當推薦所有人都可以來看看這部動畫。


其實除了本篇外,漫畫版也具有許多有趣的外傳版本,包括以在人體內生活的細菌為視角的《工作細菌》,以及展現人體系統「黑暗面」的工作細胞BLACK都是不錯的作品喔,大家有興趣(還有符合年齡條件的)觀眾也可以趁機買來看看,一起了解生物學有趣(嘛其實真的要讀的話會背到想殺人根本一點都不有趣就是了)的面紗吧!




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