在对抗病原菌的过程中,有机体制造抗体和使用抗体优化免疫防御的能力发挥着至关重要的作用。在面对严重感染的时候,免疫反应的相对速度快慢可能意味着感染者的生或者死。一个国际科学家小组发现:分泌抗体的B细胞的不对称分裂能够加快机体的免疫防御速度。德国布伦瑞克的亥姆霍兹感染研究中心(the Helmholtz Centre for Infection Research ,缩写为HZI)的Michael Meyer-Hermann系统免疫学家是该研究小组成员。此前,一个子细胞分泌抗体,而另一个对自己的抗体进行优化调整。研究人员的发现将会在下一期细胞报告(Cell Reports)杂志上发表。
我们的免疫系统制造的抗体是对抗病毒和细菌感染或者免疫接种之后的有效的长期武器。抗体是淋巴结中,由称为B细胞的特化细胞制造的。在淋巴结的某些区域(生发中心),这些B细胞经历筛选过程。
B细胞增殖,突变,然后改变它们的抗体。免疫系统随后对此进行检查,以确保这些突变是不是能够提高免疫反应。如果能够提高免疫反应的话,那么,这些细胞被选择下来。然后,表达的优化抗体能够有效的结合特定的病原体并使其失活,或者对病原体进行标记以便被巨噬细胞吞噬。“作为这个演化过程的一部分,免疫系统依次进行突变和对最优候选者的甄选。我们把这称之为’再循环假说’。”这些过程使免疫系统能够确保制造的任何抗体都能够在与碰到的病原体的战斗中发挥最有效的作用。
一年半之前,纽约科学家(是基础)和HZI研究人员组成的国际化小组通过实验极其详细地描述了抗体优化过程。不过,直到现在,突变和选择之间的平衡关系的本质还不清楚。Meyer-Hermann 说:“对此有大量争论,争论焦点是这个过程究竟是一过性的还是迂回的。”作为该研究的第一作者,Meyer-Hermann使用数学方法分析了同事们的实验结果,断定了早期的测量数据只支持迂回观点。
本年之初,伦敦的一个英国研究人员小组发现:B细胞的分裂是不对称分裂,分裂后产生2个不同的子细胞。起先,人们对这种不对称分裂的目的不清楚。Meyer-Hermann的分析提示:一个子细胞离开生发中心并且制造抗体,而另一个继续留在生发中心,经历一轮突变和选择。数学模型证明了这种设定的优势。虽然一个相当特化的子细胞已经开始制造抗体,不过,他的姐妹细胞还留在生发中心,可以进行下一轮的优化。与对称分裂相比,不对称分裂能够使抗体的分泌量增加10倍。另外,留在生发中心的细胞保留了分泌有效抗体的细胞的信息,可以很快完成优化过程。Michael Meyer-Hermann解释说:“在面对危险感染的时候,这种节省时间的抗体制造方法可能能够挽救患者的生命。”
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