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从科普、跨学科研究到人的健康

 昵称21405352 2024-07-04

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本文是以我为《人体长城:免疫》一书所写的序言作一定修改整理而成。附录是陈薇院士所写的序言、作者所写的内容以及该书目录等。(购书链接https://m./h.gToibYsDxqOXXVl?tk=AJbfWAjbvSl HU0025 )

在收到任声权和袁斌老师这本主要介绍人体免疫系统的书稿之前,我正在为公司内部员工进行抗体产品技术知识的培训而发愁。所以一口气读完了全书,非常兴奋。这本书定位是科普类的读物,首先是用尽可能通俗的语言非常系统地对相关知识进行了介绍。在我学习的所有学科知识中,个人认为有关分子生物学、基因科学、当然也包括免疫学等是最为困难的知识领域,甚至比量子力学还要难。这种困难的原因是多方面的,其中很重要的一点是相关概念名字偏离日常生活太远,尤其这些概念名字起源的复杂所导致理解的困难。

虽然这个领域的知识很可能是描述我们人体自身的,但它们属于微观的、看不见摸不着的对象,描述它们的概念术语也常常非常晦涩,如同天书一般,如嘌呤、嘧啶等等。即使我们可能在体检时经常会遇到的概念,如转氨酶、抗体igG、igM等,可能也就是死记住这些概念,却不明所以。

更重要的是,很多概念术语的起源比较复杂,因此,如果不了解这些概念是怎么来的,往往会对此一头雾水。这些术语的形成有多种不同的途径:

完全以对技术本身的描述来起名字,这类术语相对来说是比较好理解的。如二氧化碳,这个从术语本身就知道是两个氧原子与一个碳原子形成的化合物。但有很多术语并不是或并不完全是对技术本身的描述,在这种情况下往往就会对理解造成不同程度的困扰。例如:

基因科学中的很多术语来自于信息科学,但又不完全是技术上严格对应信息科学的含义。如转录、密码、翻译、模版等,这些就会对理解产生巨大困扰。参见我过去所写的“不会起名字的医学和分子生物学”。

有些术语是来自于最初发现的相关性,如鸟嘌呤最初是在鸟粪中发现,由此得名。还有像B细胞的起名也是如此。它是1965年在鸡的法氏囊(Bursa of Fabricius)中发现,当时简单认为这就是产生B细胞的地方,因此就取名为B细胞。这个研究结果是1965年1月,《自然》期刊发表的麦克斯·戴尔·库珀等人的研究论文中记载。事实上在更早的1956年《家禽科学》(Poultry Science)上刊登的一篇论文中,库珀等人就关注到鸡的法氏囊对免疫系统的显著影响。1974年在哺乳动物的骨髓(Bone marrow)中也发现B淋巴细胞,奇妙的是第一个英文字母开头也是B。由此可见,B细胞中的“B”字只是与发现时的特定情况有关系,并不是一个纯技术性的描述。如果没有对这些概念起源所作的介绍,可能人们会很难理解为什么要起这些名字。

本书并不仅仅是对概念本身最初发现过程有所介绍,而且对免疫系统的生物进化来源也作了系统的介绍。例如对微生物、植物和动物的免疫系统也有广泛的介绍,可以极大地扩展读者的视野。爬行动物、两栖动物和硬骨鱼体内的B-1细胞,它们即可以产生抗体,也可以具有吞噬功能,这使人们认识到了人体内的B细胞是从吞噬细胞进化而来,并在进化过程中丢失了吞噬功能。这样尽可能从整个生物界的免疫系统宽广的相互比较中,才能使我们对人体自身的免疫系统有更好的理解。

以上这些问题的存在,充分体现了一本科普书籍所起到的作用。作者在本书中对各个概念深入浅出的阐述,极大减轻了人们理解相关概念的困难。

如果就此认为本书仅仅是科普作用,很可能会低估它的意义。现代科学除了向狭窄的细分领域发展外,也同时向跨学科的横向发展。甚至于在最专业细分领域能钻多深,也可能取决于在相关领域知识储备有多广。本书对免疫系统各个相关领域有尽可能广泛、系统的描述,并且吸取了大量最新学术期刊中论文的研究成果。因此,本书对相关领域研究者也具有非常重要的价值。

看完本书我获得了一个很深的体会:人类的疾病与免疫系统具有最重大的关联性。所谓“中医”和“西医”事实上已经在免疫系统上获得了统一。事实上,我个人是不太赞同“西医”“中医”这样的概念,因为西方人和中国人虽然生理上存在细微差异,这种差异对医学会产生细微的影响,但总体上说都是同一个物种,并没有在医学意义区分中国与西方的必要。我们真正需要的是科学的医学。过去我们概念中的西医较多从病原体角度来看待和治疗疾病,而中医较多从人体自身系统角度,很多就是从人类自身的免疫能力角度治疗疾病(虽然也不能完全绝对地这么划分)。所以,现代科学的医学深入到免疫系统后,中西医的根基就已经开始趋同了。人体内本来就存在很多病原体与免疫系统共生。即使人体外的病原体,事实上也时常与人的生活环境平衡共生。只是在人体因各种原因导致免疫能力下降时,平衡被打破,相应的病原体不再受约束而大量繁殖,由此致人生病。因此,免疫系统是病原体角度和人体系统两个角度,甚至还可算上人与环境(天人合一)角度对疾病认识的统一,从而也会成为中医和西医统一成为科学医学的根基。免疫系统,是人体自带的医生,当这个人体自带的医生失效时,我们往往就得依赖于专业培养的人类医生。事实上人类的医生能把病治好,最好的药方往往就是配合、增强人体自带的医生去起作用。因此,免疫系统是保持人自身健康最重要的课题,这正是本书的名字“人体长城”的含义所在。我们每一个人都应当对其有深刻的了解。

汪涛

2023年11月18日于北京

附1:陈薇院士为该书所写的序言

我们身处的时代正以史无前例的方式拓展着人类认知的新疆域。在科学技术高速发展并以前所未有的速度改造人类社会组织形式的今天,我们迫切需要建设更高水平的科学普及体系,培养更多具有科学精神和批判性思维能力的人才,培养新一代的科学家、医生和工程师以实现创新驱动发展的国家战略。为了达成这个目标,国家近日印发了《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》要求各地区各部门结合实际认真贯彻落实。其中健康科普是全域科普体系中的重要一环。

我的学生任声权,很早就开展科普写作,在军事医学科学院读硕士期间,院报上就登载过他的“豆腐块”。目前呈现给读者的《人体的长城:免疫》,用问答的方式并介绍了免疫的三大功能,提出了增强免疫功能的实用策略,从根本上改变了那种“深奥难懂”的科普写作模式,使读者能真正全面地了解和掌握免疫系统的来龙去脉,在生活中正确地运用所学的知识,主动把握好自己的健康。

该书的两位作者都是年轻学者,且该书经过资深的免疫学专家审读,是一盘色香味俱全的大餐。社会需要给年轻学者一个展示的平台,他们虽然偶尔也会犯错,但是就像免疫系统也是在不断完善之中,还有进步的空间,可谁说它不是我们身体的铜墙铁壁呢?还请广大公众对《人体长城:免疫》有一个良好的反馈。

中国工程院院士

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附2:作者任声权为本书所写的 致谢

书稿主体完成以后,最想写的还是致谢部分。

多年以前,我在军事医学科学院(现在的军事科学院医学研究院)学习的时候,就萌生出写作几本有趣的介绍生物医药学常识的书的想法,鉴于学业繁忙,一直未能落笔。后来,几经辗转,先是做了老师,后是进入政府单位,从事的又正好是科普方面的工作,才有机会重拾兴趣,把以前缺的课补上,将许下的诺言实现。其间经历的艰辛,唯有自己知道,如人饮水冷暖自知。

南怀谨先生曾说过:“世味尝来浑是蜡,莫教开口向人啼。”准备这本书的过程,面临同样的境况,废寝忘食,吃瓜代饭,就着水吃馒头,都是常有的事情。这是一次人间的修行,也是一次心灵的旅程。写成之后,觌面相逢,唯有感激。

感谢导师陈薇院士,百忙中回复邮件:“邮件均已收到。我理解你的心情,也非常支持你的工作。”感谢她多年的教导,为我们提供的良好的求学环境,钦佩她的胸襟、气度和见识,先生之风,山高水长,仰之弥高,钻之弥坚,很多基础知识都是在那一楼的办公用房五所二室掌握、实践的。

感谢汪涛老师,我们是素面朝天、闻风相悦,与君未曾见面,却因文章结识,感谢他能够在繁忙甚至可以说日理万机的空档,对我的每条微信回复。他是可以称为古代“师道尊严”一样的师长,人言:“经师易遇,人师难遭,故欲以卖丝之质,附近朱蓝”,他是我遇到的一位“人师”。我读了他的所有书籍,惊为天人,敬畏他的渊博学识和爱国爱民情怀。

感谢我的同学袁斌教授,他和我大学同窗四年,就读一个研究所。他从华盛顿学成回国,即获教授教席,每每让我自愧弗如,他在繁忙的教学之余为我提供了诸多素材,激发了我的后续写作,令笔者非常感激。

感谢安徽科普作家协会杨多文秘书长,由于事务繁多,我的很多奖状都是他领回来的,而杨先生更是大忙人,还未曾当面一谢,纸短情长,在此谢过。

感谢我所供职的单位,为我提供了边学边干的环境,我的领导、同事对我那么友好,对我的写作想法一直都很支持。

感谢我的爱人和岳父母,此书动笔之际,女儿还不会走路,待收笔之际,已经能够背几十首唐诗,这份亲情难以回报。

感谢经常与我进行“思想交流”的师友及朋友,我从他们那里受惠丰赡。要感谢的人太多了,鉴于篇幅,恕无法一一列举。唯望此书能够对得起大家的支持和期待。

感谢合作的中国科学技术大学出版社,科大“创寰宇学府,育天下英才”,科大出版社同享此名,确实是实至名归。

最后,祝大家身体康健,万事顺遂。

任声权 

2023年11月

附3:前言

春风杨柳万千条,六亿神州尽舜尧。

红雨随心翻作浪,青山着意化为桥。

天连五岭银锄落,地动三河铁臂摇。

借问瘟君欲何往,纸船明烛照天烧。

(毛泽东《七律二首·送瘟神·其二》,1958年)

直到现在,这依然是我非常喜爱的诗歌之一。春风吹拂,杨柳新绿,六亿人民意气风发,个个都像古代的尧舜一样。落花随着自己的心意翻波逐浪,青山有意化崎岖险阻为康庄大道,而其主题却是送瘟神。瘟,在中国的话语中意味着流行性急性传染病,是一种发热、没有生气的状态。常与“疫”连用,语言学家孙玉文在《语言学微刊》上发表《说“瘟疫”中“瘟”的语源》,得出结论说:“这两个词得名的理据各异,'疫’得名强调外部影响,'瘟’强调症状表现,因此人们有了'疫’,还需要有一个'瘟’。”从而,瘟疫成了流行性急性传染病的代名词。

我们不久前才从一场大的疫情中走出,疫情面前,人人如临大敌,不敢掉以轻心。大疫三年,人间百态,疫霾过去,大家的生活业已恢复正常。有人说,在有效疫苗和药物被研发出来之前,免疫力是预防和治疗新冠肺炎的唯一“武器”。在公共卫生事件面前,免疫力为何如此重要?

其实,当我们说免疫力为什么如此重要之时,它是有一套实实在在的生命机制在支撑运作的。生命与生俱来就拥有一位世界上最好的医生--免疫系统,原因很简单,没有免疫我们就活不下来。当免疫系统正常运作的时候,它是一道强大的防线,能有效抵抗大多数的疾病,保护我们的身体免受细菌、病毒等侵害,就如我国传统医学中所说:“正气存内,邪不可干。”

人体免疫可分为非特异性免疫和特异性免疫。非特异性免疫又称先天免疫或固有免疫,是指机体先天具有的正常的生理防御功能,对各种病原微生物和异物的入侵都能做出相应的免疫应答。它和特异性免疫一样都是生命在漫长进化过程中获得的一种遗传特性。简而言之,就是没患病产生的免疫。

特异性免疫又称获得性免疫或适应性免疫,是生命经后天感染(病愈或无症状的感染)或人工预防接种(菌苗、疫苗、类毒素、免疫球蛋白等)而使机体获得的抵抗感染能力。一般是在微生物等抗原物质刺激后才形成的(免疫球蛋白、免疫淋巴细胞),并能与该抗原起特异性反应。简而言之,就是患病后产生的免疫。当抗原物质入侵机体以后,首先发挥作用的是非特异性免疫,而后产生特异性免疫。人体内免疫系统有很多的“哨兵”,当病毒入侵后,免疫系统首先对病毒进行攻击、吞噬和识别,然后把识别信息通过细胞发送给后方“工厂”,最后由“工厂'产生大量抗体和攻击性T细胞,接着融合并消灭病毒。对于特别小的病原体,抗体的作用特别重要。对于那些抗体不能完全“剿灭”的病毒,T细胞就会特异性地对病毒进行攻击。

通俗而言,自身的免疫系统就像一个军队,里面有空军、海军、陆军等各类军人,当“敌人”攻击人体时,健康的免疫系统就会立即投入战斗。两军交战,自然是兵强马壮的一方胜出。但一支羸弱的军队很快就会对入侵者投降--当身体营养失调等原因,导致免疫系统过分虚弱时,我们就会生病。例如流感流行,免疫力低的人被传染的概率就要大很多。

当然,免疫系统紊乱也不行,其功能的亢进会对自身器官或组织产生伤害。就类似于一个国家的军队在没有外敌入侵的情况下对着自己的老百姓滥施攻击,红斑狼疮、牛皮癣等疾病都属于免疫系统的盲目攻击造成的。

对于如何提高免疫力,医学上有一个“社会-心理-躯体”模式,指的是社会上很多因素会影响心理变化,从而刺激身体产生相应的激素。人类在进化过程中,适量的身体和心理刺激对于提升免疫力是有利的,但是极大的压力会对身体造成恶劣影响,比如迅速生长的白发。对于这种情况,保证营养丰富的饮食、积极的心理状态、适当的身体锻炼,读读古代哲学书籍都能够缓解压力,提高免疫力。

免疫系统是一个开放的、复杂的系统,现在的科学越来越重视基础免疫学。提高免疫学和生物科学中其他学科的协同作用,特别是将系统基因组学与免疫机制和遗传、发育、进化有机地结合起来,对进一步揭示生命的最重要的问题有很大促进作用。随着对免疫学的认识不断深入,我们越来越清楚地知道免疫学的基本框架和提高免疫力的途径。

学习免疫学已经几十年了,时常还是觉得其中深藏着奥秘,“莫见平隐,莫显乎微'。2023年8月,我国科学家首次报道自然杀伤细胞失去抗肿瘤功能关键机制,中国科学技术大学与安徽医科大学第一附属医院的研究团队对肿瘤内NK细胞膜拓扑结构的变化是否与免疫突触的形成相关问题进行了研究,该成果发表在Nature Immunology上,说明免疫学是不断进步的。但想看懂这篇论文,需要一定的基础,所以做好免疫学科普势在必行,本书就是一种尝试。

很早就想写一部免疫科普方面的著作了,这个想法可以追溯到大学的免疫学课堂之上,当时老师把免疫学讲得绘声绘色,但是我对免疫的理解还是教科书水平,直到工作多年后,有亲人受到免疫疾病的困扰,我又像一个小学生一样咨询起我的以免疫学为治学鹄的的同学-目前已经是大学教授的袁斌老师,他的回答出乎意料地准确、简练。于是我萌生想法:能不能把免疫学基本知识以喜闻乐见的形式表达出来?让大家在学习的时候“寓教于乐”,摒除枯燥、乏味、不易理解而且不易抓住关键的痛苦,也是功德一件,何乐而不为呢?他为我提供了很多素材,然后由资深的免疫学专家把关,最后经过语言润色,形成通顺、简洁、凝练的文本,不可谓不用心用意。

人类本身就是一个奇迹,当我们环顾四周,目力所及之处,皆潜伏着无数细菌,它们伺机侵入我们的身体,试图从温暖宜居的环境、可口的蛋白和丰富的能量来源里分一杯羹,但我们人体成功地挡住了各种侵袭,免疫系统厥功至伟。

我们如何更好地保护自己,快速地提高免疫能力,我们不妨多问自己几个问题--当然,即使你不问一些问题,也不知道细胞因子有什么作用,你的身体仍然很清楚谁是谁、谁在做什么、要去哪里,谁又说不是呢?但是我们还是希望本书能帮读者理解几件事情,甚至让读者时不时开怀一笑(临床表明,多笑笑有益健康),事实上,只要读者快乐地阅读几个问题,我们对免疫学科普的努力就已经达成了。

鉴于笔者知识水平有限,书中难免存在疏漏之处,恳请读者批评指正,以使本书更加完善。

任声权

2023年11月

附4: 该书目录

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