寄生蠕虫与过敏症有何共同之处?

寄生蠕虫与过敏症有何共同之处?
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本文与 The Conversation合作发布。

过敏反应似乎并不利于人类,那么为何我们中的许多人会过敏?其进化上的优势是什么?答案恰恰可能在于寄生蠕虫。

人体免疫系统对过敏原的反应方式,与其对寄生蠕虫(蠕虫类)感染的反应方式非常相似,一项 最新研究 表明,植物过敏原分子确实与编码于 蠕虫基因组中的分子高度相似。例如,桦树花粉中的一种过敏原是早春许多过敏症状的成因,它模拟了一种寄生蠕虫中的蛋白质,该寄生蠕虫会导致 血吸虫病,这是一种由寄生蠕虫引起的热带疾病。研究发现,这种蛋白质在 曾接触蠕虫的乌干达人 中引发了过敏型反应。

蠕虫与植物中存在相似结构本身并不令人意外。所有生命形式都由相同的基本构件构成。例如,约三分之二的人类基因源自地球上的 最早生命形式 : 微生物 ,如细菌、古菌和 真核生物。

关于蠕虫与植物之间共有多少基因的估计,可能也大致相似。但显然,引发过敏型反应的分子有其特殊之处,这些新发现或许能帮助我们更接近理解其特殊性所在,并有助于开发治疗花粉热和哮喘的新疗法。

平衡能量预算

但在寄生蠕虫感染罕见的现代社会,这些抗蠕虫机制为何如此活跃? 一种观点 认为,在缺乏蠕虫的情况下,免疫系统中专门对抗蠕虫的部分会提高敏感度,以寻找其进化时所针对的目标,结果却意外地攻击了自然环境中相似但无害的物质。但这一论点存在一个弱点。

免疫系统消耗大量能量。发育生物学家如今所谈论的,是 能量预算 在进化中的核心作用。若免疫系统消耗过多能量,用于生长、维持和修复的能量便会减少。在营养不足的早期人类进化过程中,任由免疫系统浪费能量将会产生严重后果。若蠕虫不存在,相关免疫机制应进入待机状态,而非过度运转。

旧感染

答案在于进化生物学的另一领域,在该领域中,蠕虫可被视为 “旧感染”。这些旧感染进化出了在祖先的小型狩猎采集群体中持续存在的能力。蠕虫一旦定植,免疫系统便无法将其清除,而试图清除只会浪费能量并损伤宿主。因此,为了在不危及宿主的前提下持续存在,蠕虫会部分抑制宿主的免疫反应。这种抑制可以阻止由炎症引起的并发症,如象皮病,否则这对蠕虫和宿主而言都将是坏消息。

为调节免疫系统,一些蠕虫会释放能增加 调节性淋巴细胞 数量的分子——这类细胞可抑制不当的免疫反应——从而充当免疫系统的“维和者”。其他蠕虫则会改变启动免疫反应的细胞的行为,使其 进行调节,而非攻击。还有一些蠕虫会增强肠道 微生物 ,这些微生物有助于 减轻炎症。

动物实验及少数人体初步研究表明,蠕虫可抑制的, 不仅是过敏症,还包括与过敏症同步增多的其他慢性炎症性疾病,如多发性硬化症、1型糖尿病和克罗恩病。

因此,蠕虫可平息免疫系统,但并非仅限于免疫系统在 过敏反应中所使用的机制。它们还会平息其他慢性炎症性疾病所涉及的完全不同的机制。谈到蠕虫,其中的情况十分复杂。

我们应该吃蠕虫吗?

因此,免疫系统是否可能已进化到预期蠕虫会持续存在,因而为了平息免疫系统,我们每个人或许都应携带一定量无害的蠕虫,也许在出生时即接种?这正是 一些人的看法,目前已有针对数种慢性炎症性疾病的 临床试验 正在开展,旨在探究此方法能否奏效。但这一切都取决于,对蠕虫的需求是否因我们的进化历史而编码于DNA之中,还是仅在生长发育期间存在蠕虫时才会出现。

若对蠕虫的需求编码于我们的DNA序列中,那么我们或许确实需要携带蠕虫,或者至少学会研制能利用蠕虫调节免疫系统所用分子手段的药物。另一方面,或许只有在怀孕期和生命早期存在蠕虫时,免疫系统才会“认定”蠕虫将持续存在,并承担起关键的调节职责。若此说成立,那么在数代人没有蠕虫之后,在无蠕虫环境中发育的免疫系统或许会失去这一需求。但这一点仍需研究加以证明。

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作者:Graham Rook,伦敦大学学院(UCL)荣誉工作人员。

图片:一名小贩在路边出售芒果时打喷嚏。REUTERS/Anindito Mukherjee。

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