听口令,齐步走,细胞干活去

来源: 科普中国-科普融合创作与传播 日期:2021-04-06

  慵懒的周末午后,当你躺在沙发上休息时,你身体内的每一个细胞都在工作。它们有的在吞吃垃圾,有的在搬运东西——细胞在帮忙修复你一周的疲惫。而这些修复方式看上去显得很悠闲,细胞们在伸懒腰,在散步,在蛙泳,在划船……

  其实,这就是细胞的迁移运动,这些运动的方式是如此令人着迷。它们对许多生物学功能至关重要,在伤口愈合、肿瘤转移、免疫反应等生理现象中,也是必不可少的。比如当你不小心在手上划开一道口子后,部分皮肤细胞会迁移到伤口进行增殖再生,附近的免疫细胞也会跑过来帮助伤口闭合[1]

  令人们“谈癌色变”的恶性肿瘤,也是因为肿瘤细胞增殖后,沿着血管和淋巴转移到其它器官组织,从而引起全身多处肿瘤,才如此难以治疗。而免疫细胞像警卫一样在身体各处游走巡逻,能精确找到肿瘤并清除,这也是免疫治疗越来越受重视的原因[2]

  

  数个免疫细胞(蓝色)向肿瘤细胞(黄色)移动并试图清除肿瘤

  (图片来源:https://www.verywellhealth.com/t-cells-2252171

  什么是细胞运动?就像是伸个懒腰,散个步

  数亿年来,细胞进化出了形形色色的运动方式。草履虫摆动周身的纤毛在水中自由沉浮,衣藻晃动两根长长的鞭毛在清澈的湖水中摇摆,精子像小蝌蚪一样在体液中游行。虽然哺乳动物的体细胞既没有动纤毛,也没有长鞭毛,但是它们可以随液体漂流,也可以通过改变细胞形状来完成迁移运动。

  

  通过周身纤毛进行细胞运动的草履虫

  (图片来源:veer图库)

  

  动图1:

  通过周身纤毛进行细胞运动的草履虫

  (图片来源:YouTube

  没有鞭毛辅助运动,细胞走得很慢很悠闲。一旦感受到某些刺激后(这些刺激可能是物质浓度梯度变化,也可能是迁移信号),它们就会慢慢地向前伸出突触或伪足,就像伸了个懒腰。伸出的伪足与细胞前方相粘着,慢慢牵拉着整个胞体向前移动。

  

  细胞伸出伪足就像伸了个懒腰(图片来源:depositphotos.comwww.ucxinwen.com

  以树突状细胞的迁移运动为例,树突状细胞是一类强大的多功能抗原呈递细胞,它们长有很多伪足。这种细胞的迁移能力在维持免疫监视和组织稳态中都起着重要作用。

  平时树突状细胞的祖细胞在皮肤、粘膜表面和人体大多数器官中聚积,产生不成熟的一类树突细胞。这些细胞显示出动态星状扩展,有效地形成了致密的细胞网络,充当着免疫系统的前哨。一旦有病原体(异物、细菌、增殖异常的癌细胞等)入侵,这些细胞附近的某一趋化因子将集体升高,形成一个浓度梯度,召集远处更多的成熟树突状细胞迁移进入附近淋巴管系统,并将病原体信息传递给免疫T细胞。而T细胞到达病灶的速度会快很多,它们沿着血管壁滚动,最终清除病原体[3, 4]

    

  当你受伤休息时,树突状细胞迁移至淋巴管启动免疫反应

  (图片修改自https://slideplayer.com/slide/13493553/

  如果说精子的游动是百米冲刺,那么其它大多数细胞的移动就是蜗牛爬行,或者像播放视频时按下了慢速键。然而,正是这样缓慢的细胞迁移运动,帮助完成了一个又一个生命奇迹。比如在胚胎发育过程中,神经元前体细胞向前移动、切换方向或更改其迁移方式以到达最终位置,这个过程往往需要几个小时或几天才能完成。神经元的迁移赋予了我们可以思考万物的大脑,也让我们可以尽情享受美好时光。

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