1975年,一些科学家进一步发现了情绪与免疫功能具有相关性的重要物质基础,即NK细胞。NK细胞在形态上属于大颗粒淋巴细胞,来源于骨髓,由于具有抗肿瘤细胞的作用,特别是对淋巴瘤和白血病细胞作用更为明显,因而被视为是抗瘤免疫系统的第一线细胞。但是这种细胞是否具有活性并发挥作用,却与病人的情绪有着极大的联系。研究者发现,NK细胞是否具有活性,与其细胞内存在的颗粒有密切关系。活性增强时,颗粒中所存的分泌系统分泌出一种物质,此物质覆盖于靶细胞(如癌细胞)上才能发挥其杀伤作用。这种与NK细胞活性相关的分泌系统,受机体神经内分泌系统调节和控制。当情绪处于低潮时,人每天郁郁寡欢、愁肠百结,则NK细胞分泌系统功能被抑制,从而降低了它们的杀伤作用(据测试NK细胞活性可下降20%以上)。但是如果有一个良好的生活方式,乐观地生活,欢欣鼓舞,无忧无虑,那么NK细胞活性明显升高。据称,癌症自然消退与NK细胞活性升高有着重要关系。近年研究发现,一些战胜癌症的“抗癌明星”,虽然他们体内NK细胞并不一定很多,但非常活跃;而癌症日趋恶化的患者,体内NK细胞并不一定少,但其活性几乎接近零。由此看来,精神与免疫功能具有明显相关性。
现代精神免疫学研究还揭示,脑和人体免疫系统有着密切的联系。比如,嫉妒可以导致的大脑皮层功能紊乱,可引起人体内免疫系统的胸腺、脾、淋巴腺和骨髓的功能下降,造成人体免疫细胞与免疫球蛋白的生成减少,因而使机体抵抗力大大降低。这一点在中国传统医学中早就有过论述,《黄帝内经素问》
明确指出:“嫉火中烧,可令人神不守舍,精力耗损,神气涣失,肾气闭寒,郁滞凝结,外邪入侵,精血不足,肾衰阳失,疾病滋生。”
正是鉴于精神与免疫的密切关系,西方创立了一门新医学分支——精神免疫学。目前,它正得到迅速的发展。精神免疫学认为,精神能够通过免疫系统调整人体健康。人的精神活动如紧张、恐惧、悲伤、乐观、愉悦等,可使神经纤维释放出特定的化学信息,作用于免疫系统和内分泌系统。许多科学家对精神与免疫的关系作了进一步的验证。丹麦心理学家约多贝克曼在观察了374人的状况后认为,心理因素确实对人的免疫系统产生很大影响。调査表明:被调查者中间那些不受过错折磨、性格开朗、为人随和、心情乐观和对周围的人充满爱心的人,流感,咽炎、伤风和其他的毛病不是从其身边绕过去,就是很快痊愈,不会变得复杂和复发。
相反有下列行为举止和性格特征的人,例如固执己见、自怨自艾,对自己和周围的人持否定态度,悲观多疑、心胸狭窄、记仇,缺乏自信、神经过敏,则在很大程度上减弱了自身免疫系统的功能;,同时,这些人还可能降低身体对疾病的抵抗力。
人类愈来愈认识到,健康,不仅是指没有疾病或虚弱,而且是指身体、心理和包括社会适应在内的“健全状态”。健康的概念已不仅仅是躯体本身,还与心理密切相关,这使得心理治疗正成为一个迅速发展的新领域。科学家们正在研究“心理行为干预”疗法,以提高患者的免疫功能,改善患者的情绪。国外报道,对159名晚期癌症患者采取“想象疗法”,让他们每天静坐,排除杂念,一心只想如何与患部肿瘤作争斗厮杀,效果相当显着。研究表明,多数人至少多活20个月,有1/4的病人部分或完全恢复,免疫功能也明显改善。
然而,精神免疫学作为生命科学中一个新的发展,仍存在着许多问题没有得到解决。但可以确信的是,心理养生将成为21世纪的健康主题,与之相应的心理治疗也成为继外科手术和发现抗生素之后的又一次医学革命。
神秘的细胞凋亡之谜
秋天到了,树叶必然凋落。科学家比喻说,人与树木一样,人体中的细胞会如树叶般地慢慢枯黄、凋零与死去,这就是“细胞凋亡”。
的确,就像四季来临时草木万物的生长、发育、成熟、凋亡一样,动物体细胞的死亡是编好了程序的。因此,医学家又称之为“程序性细胞死亡”。蝌蚪要变成青蛙,尾巴上的所有细胞为适应整体需要而“集体自杀”。人也一样,自生命在子宫中诞生的那一刻起,就已经走上了死亡之路。在神经系统发育过程中,原结、原条和脊索在完成了各自的使命后,便逐一退化和消失;在人手的发生发展过程中,手板上出现的凹沟是由一种间充质组织形成,只有当这种细胞死亡后,手板上才出现裂缝,手指形成,否则,人手就成了“鸭蹼”。正是在死亡与生存的平衡中,生命得以生生不息。
细胞死亡的现象早巳为人们所观察到,但人们却一直不知道细胞实际上是“自杀”的。早在19世纪末,人们就发现了胚胎正常发育过程中有细胞死亡。1951年,有科学家提出正常脊椎动物发育中的细胞死亡。1966年,人们又提出在形态发生学中细胞死亡。但是提出细胞自杀死亡(凋亡理论)的,却是苏格兰爱丁堡大学的安德鲁威利教授。在他以后,伦敦大学马丁瑞福教授发展’了该理论。
1965年,威利及其同事为了弄清门静脉在肝细胞中供血的区域(门静脉是供应肝细胞营养的主要血管之一),进行了一个实验。他们结扎了大鼠的门脉静左支’发现数小时内大鼠肝左叶开始出现大片的细胞肿胀,细胞核解体;随即大量炎性细胞聚集在坏死细胞周围,肝细胞很快就像气球爆炸一样四分五裂,溶解、死亡。这即是典型的细胞缺血性死亡,但周边部分的细胞仍然由肝动脉供血而存活。这个实验达到了预期的目的,确定了门静脉左支的供血范围。但接下来的事却让威利等人始料未及。2周后,当威利教授再去观察这些细胞时,却意外地发现,坏死区的细胞已被巨噬细胞打扫干净,但是在坏死区的周围,许多存活的细胞却开始变小、变圆、皱缩,细胞核高度浓缩;最后,这些细胞裂解为碎片,被周围存活的细胞吞噬分解。
威利等人注意到,这是一种完全不同于缺血性坏死的死亡方式。这种生理性死亡中细胞膜没有破裂,没有将胞质成分释放入胞外间质中,故避免了炎症反应和自动免疫反应的发生;发生死亡的细胞不是肿胀,而是收缩,变圆;不是溶解,而是形成裂解成多个由膜包裹的凋亡小体(Apoptoticbody),并很快被巨噬细胞或相邻细胞吞噬;这些死亡的细胞并不是成片聚集,而是如同汪洋大海中的一片孤舟,散居于健康的细胞群中间;不是由某些外界因素导致细胞的急速死亡,而是由一定生理或病理条件下遵循自身程序的细胞死亡。
这些异常的现象引起了威利的浓厚兴趣,经过几年的潜心研究,他于1972年发表了相关的研究文章,指出这是细胞死亡的一种特殊形式,它广泛存在于从蠕虫到人的各个进化阶段,是一种基本生物学现象。它不同于坏死,而是一种生理性、主动性细胞的“自觉的自杀行为”,犹如秋天片片树叶的“凋落”。
为了形象地描述这种特殊类型的细胞死亡,他将之命名...为“细胞调亡”(Apoptosis)。
由于这种死亡方式是由基因调控的死亡过程,似乎是按编好了的“程序”进行的,所以又称“程序性细胞死亡”(ProgrammedCellDeath)。当然,两个概念描述的角度不同。细胞凋亡是一个形态学术语,描述了一整套与坏死不同的形态学特征;而程序性细胞死亡为一功能性术语是指由细胞内特定基因的程序性表达介导的细胞死亡。
自威利70年代提出细胞凋亡以来,在短短不到30年的时间中,对细胞凋亡的研究已成为生物学及医学界的一个热点。科学家们普遍认定这个自杀程序是动物细胞的基本性质之一,但是科学家一直在苦苦地追寻:是“谁”精心设计了这个精密的程序?“谁”是这场死亡之剧的幕后主宰者?
经过几十年的研究发现,细胞凋亡和细胞生长一样,受一系列基因及其表达产物的有序调控。在哺乳类动物细胞中,人们也已经认识到了一些基因及其产物参与了细胞凋亡的调节。以下这些基因,是现在可以了解细胞凋亡的一些蛛丝马迹。
首先是bcl-2基因。它是细胞凋亡的重要抑制基因。人们发现,它有着维持细胞存活而阻止细胞死亡的作用,即通过阻止细胞皱缩及DNA裂解,阻抑凋亡发生。人们似乎由此看到了永生不死的秘诀:细胞在它的作用下可以永不死亡。但是,正是它造成了各种肿瘤病的产生,肿瘤患者却对之躲避不及。要知道,肿瘤细胞所表达的bd-2的程度越高,则肿瘤的恶性程度越高。科学家设想,如果从癌细胞和肿瘤细胞中去除bcl-2基因,则可以根治这些疾病。
其次是P53基因。它是由苏格兰顿帝大学的大卫兰教授发现的。现已证明,P53蛋白在某些细胞凋亡途径中是不可缺少的成分;它的作用正好与bcl-2相反,正常的P53基因(WtP53)具有促进细胞凋亡的作用。目前的观点认为,P53蛋白的功能在于监督DNA的完整性,一旦发现DNA损伤或病变后,就使细胞分裂停滞,从而有助于DNA修复。如一旦修复失败,P53基因就会启动细胞凋亡通路,以清除无用的或者有害的细胞。形象一点说,它实际充当了“分子警察”的角色。正是由于它在诱导细胞发生凋亡中起的关键作用,所以科学家们对它倍加青睐:它能够促使癌变细胞按要求快速地凋亡,人们似乎看到了用P53治疗癌症和增生性疾病的曙光。大卫兰教授及其他研究人员正与一些制药公司合作,寻找恢复癌细胞P53活性的方法,从而促使癌细胞自杀。诱发细胞凋亡的药物与现有的化疗药物相比,具有更好的疗效、更小的副作用。
再次是c-myc基因。它“见风使舵”,具有促进细胞增殖和凋亡的双重效应。c-myc在有生长因子参与时,促进癌细胞增殖;但在缺乏生长因子时,可调节癌细胞凋亡。据推测。c-myc与一些致癌因素共同作用有增殖作用;与凋亡效应物质共同作用时则促进凋亡发生。
最后是Fas基因。Fas抗原也不可小视,它是一种从组织细胞中分离出来的停留在细胞膜上的蛋白质。它一头在膜内,一头在膜外,是为了寻求它的配体Fasl;当有Fasl经过它时,它便紧紧地与其结合起来,这样细胞便可感受到开启细胞凋亡通道的信息。因此,Fas和Fasl的结合,开启了细胞死亡之门。
除了这些基因外,与细胞凋亡相关的基因还包括CE、TGF-p基因等,它们之间存在着复杂的相互关系。随着研究的深人,还将发现新的凋亡基因,且各基因间存在的复杂关系也将得到逐步阐明。但至今,人们尚未找到实际上控制正常细胞或恶性细胞凋亡的基因,启动人类细胞凋亡通路的“开关”基因或“杀手”基因仍未明了。
破译生命密码的语言是如此的神秘莫测,科学家的问题似乎永远没有尽头。问题一个个接踵而来,其中一个不可回避的问题是:细胞为什么要自杀?这是自然界给它安排不容抗拒的“法则”吗?
从胚胎发育的过程中可见,一些细胞死亡是由于发育的需要,这一点在胚胎的发育中清晰可见。科学家们还发现,为了清除受损细胞,实现自我保护,细胞也会进行自杀。近年来俄罗斯的科学家研究发现,当人体细胞中基因发生变异而使基因受到损伤时,细胞便会与氢氧化物原子团结合,使自己死亡。当人体细胞中的基因发生对自己不利的变异后,人体内负责参与和调节物质代谢的蛋白酶便会促使细胞与一种氧化剂——氢氧化物原子团结合。在这一过程中,氢氧化物原子团会破坏细胞内的物质,使细胞死亡,而与该细胞相邻、具有正常基因的细胞却不会受到任何影‘响。当人体部分器官、组织中的某类细胞由于基因变异而集体“自杀”后,便会导致疾病出现。细胞上述特性有时对人体是有益的。如当人的正常细胞发生癌变后,蛋白酶会诱导这种细胞接受毁灭性氧化。然而有时这种“毁灭程序”会发生混乱,癌细胞拒绝被蛋白酶诱导,并不断增生。
当前,细胞凋亡与疾病的关系已成为研究热点,这是由于目前发现多种疾病与细胞凋亡规律的异常有关。程序性细胞死亡(PCD)是人类正常细胞新旧交替的自然过程,但当PCD出现反常调控时,可导致包括肿瘤等多种疾病的发生。如细胞凋亡被抑制容易导致各种肿瘤、白细胞增生症、自身免疫性疾病如细胞凋亡被加强则可能是骨髓发育不全综合症、神经系统退化性疾病、缺血性疾病的重要发病机制。科学家尽管在其中付出了巨大的努力,但仍有许多问题无法解释,癌症、艾滋病等仍然无法治愈。
“生死有命”对人类而言是一种宿命的消极观点,但对细胞而言却尤为适合,似乎有谁掌握了它们的命运。科学家的梦想也许就是叩开大自然掌握的生死之门,窥见生命的奥秘吧。
左撇子之谜
人类被称为万物之灵,除了有智慧的大脑之外,他们还有一双灵巧的手。但每个人使用两只手的频繁程度不同,大多数人习惯于右手,只有少数人对左手特别的偏爱,俗称“左撇子”。
在100多年以前,人们都认为左撇子是一种不正常的生理现象,甚至把它看成一种疾病,以为这是由于母亲在遇到难产时,婴儿的左侧大脑(具有控制右手和语言的功能)受到了损害,结果使婴儿在以后的生长过程中经常使用左手。有人还依此推论,凡是左撇子的人,他必然有口吃和智力迟钝的现象。
可事实并不是这样,生活在我们周围的许多左撇子,不仅没有口吃和智力迟钝,而且往往聪明过人,特别是在一些需要空间想象力的职业中,有很多左撇子都是最优秀的人才。比如在美国的一所名牌建筑学院中,里面的教授有29%是左撇子。在体育界,左撇子明星数不胜数。例如20世纪70年代时,世界上4名最优秀的网球选手中,有3名是左撇子;法国击剑队的15名男女队员中,有8名是左撇子选手。还有着名的美国幽默大师卓别林,法国的绘画大师毕加索,历史上的亚历山大大帝,査理曼大帝以及拿破仑等等,他们都是左撇子。在数学领域,左撇子更加令人瞩目。美国霍布金斯大学的研究员在对比有数学天赋的孩子与普通人时,他们发现左撇子几乎要多一倍。