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病菌入侵,快防守!——身體如何抵禦病原體

曾在季節轉換時感染流感病毒?或者是不慎跌倒,破皮紅腫發炎嗎?生活周遭充斥各種細菌或病毒等感染源,隨時伺機入侵,破壞身體健康。但人體也不是門戶洞開、毫不設防的城堡,因為造物者的巧妙而有渾然天成的保衛機制,透過重重防線抵禦各種病原體入侵,全力維護健康。
 
 
健康的身體像座穩固的城堡,抵禦生活週遭的各種病原體入侵。(圖/國立科學工藝博物館提供)
▲健康的身體像座穩固的城堡,抵禦生活週遭的各種病原體入侵。(圖/國立科學工藝博物館提供)
 
人體像是一座戒備森嚴的城堡,防禦機制共有三道防線,第一道和第二道防線屬於非專一性防禦,也是先天性免疫機制,第三道防線則是專一性防禦,屬於後天性免疫機制。

非專一性防禦是人體與生俱來的防禦作用,只要不是自體細胞或產物,就會把它阻擋在外或設法消滅。第一道防線類似防衛的護城河和城堡,負責阻擋病原體入侵人體。第二道防線則是中堅部隊,在第一時間殲滅清除突破第一道防線的病原體。若前兩道防線相繼失守,針對特定病原體或外來物攻擊的專一性防禦,便會挺身出擊。

第一道防線:皮膚、黏膜、分泌物
 
病原體入侵人體,首先遭遇皮膚、黏膜及分泌物等種種關卡阻擋。皮膚就像是城牆,透過表皮增生或脫落等現象,不斷變化防守隊形,防止敵軍入侵;汗水在皮膚表面製造高鹽環境則可抑制細菌增生。黏膜是城堡機關設計,分布在人體各個部位,分泌黏液並利用纖毛擺動把病原體排出。分泌物是沖刷機關,利用咳嗽、打噴嚏、流淚或排尿等反應,把被阻隔在黏膜表面的病原體沖刷出體外。
 
咳嗽可以把被阻隔在黏膜表面的病原體沖刷出體外。(圖/Pixabay)
▲咳嗽可以把被阻隔在黏膜表面的病原體沖刷出體外。(圖/Pixabay)
 
第二道防線:先天性免疫細胞
 
當病原體從傷口進入人體,包括顆粒性白血球(註1)、單核球(註2)和巨噬細胞(註3)等先天性免疫細胞,就化身為防衛軍隊,築起第二道防線。吞噬作用是主要防衛戰術,嗜中性白血球、單核球和巨噬細胞吞噬入侵的病原體;再由發炎反應發動全面反攻號角,透過微血管擴張增加血流量,協助更多白血球滲出血管加入吞噬行動,因而產生紅、腫、熱、痛的發炎症狀;此外,受到感染的細胞也會產生干擾素,警告周圍細胞及早反應,阻止病原體步步進逼;肝臟產生的血漿蛋白「補體」,則是埋伏於血液的游擊兵,在病原體入侵後,組織兵團加以圍剿。
 
當病原體通過表皮層入侵至真皮層,白血球會附著於血管壁,增加局部血管滲透性,造成血漿外滲至傷口組織,釋出更多白血球吞噬病原體。 (圖/國立科學工藝博物館提供)
▲當病原體通過表皮層入侵至真皮層,白血球會附著於血管壁,增加局部血管滲透性,造成血漿外滲至傷口組織,釋出更多白血球吞噬病原體。 (圖/國立科學工藝博物館提供)
 
最後的防線:後天性免疫系統

先天性免疫細胞若無法徹底消滅病原體,隱身觀察戰情的後天免疫系統,在分析辨識敵軍特質,知己知彼之後,啟動專一性免疫反應,這也是人體最重要的保衛軍隊,主要由具有記憶的淋巴球細胞組成,包括T細胞所領軍「細胞免疫」與B細胞主導的「抗體免疫」兩種防禦戰術。
 
專一性免疫藉由T細與B細胞啟動後天性免疫,攻擊入侵的病原體,直到病原體被消滅,同時產生記憶細胞,當再次遇見相同病原體,便能快速應對。(圖/國立科學工藝博物館提供)
▲專一性免疫藉由T細與B細胞啟動後天性免疫,攻擊入侵的病原體,直到病原體被消滅,同時產生記憶細胞,當再次遇見相同病原體,便能快速應對。(圖/國立科學工藝博物館提供)
 
T細胞的細胞免疫

「細胞免疫」的指揮官是T細胞,依照功能不同分為輔助性T細胞和胞毒性T細胞。當侵入病原體突破先天性免疫細胞獵殺,輔助性T細胞就會分泌細胞激素,激發胞毒性T細胞釋出破壞細胞膜之物質圍剿,同時分泌免疫調節物質,活化B細胞。
 
當被毒殺的病原體細胞死亡後,輔助性T細胞和胞毒性T細胞就會召開作戰檢討會議,把病原體特徵記憶存檔,轉化成記憶性T細胞,將來再次遭到同樣病原體攻擊時,就能夠更快速辨認並當場殲滅。

B細胞的抗體免疫

B細胞是「抗體免疫」的總指揮,負責分析並釋放出可以辨識不同病原體特徵的特有抗體,指派專責製造抗體抵禦病原的漿細胞,製造大量能導致病原體死亡的抗體。戰爭結束後,B細胞也會分化為記憶性B細胞,將病原體記憶存檔。

免疫系統護衛身體健康

免疫系統是人體自身防衛機制,協助識別和消滅入侵的病原體,除了完善的防護措施,也建立強盛的攻擊記憶,成功抑制第一次感染後,免疫系統就會把病原體登錄建檔,同樣的病原體日後再次入侵,就能夠手到擒來,在第一時間加以殲滅,保護身體健康。
 
註1:顆粒性白血球是一類細胞質中包含顆粒性的白血球,屬於最常見的嗜中性白血球,主要從骨髓產生。
註2:單核球是人體免疫系統中的一種白血球,在血管中為單核球,而在血管外則變成巨噬細胞。
註3:巨噬細胞源自單核球,和單核球皆屬於吞噬細胞,可協助活化淋巴球或其他免疫細胞,加快對病原體做出反應的時間。
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