人體細胞神奇的自我更新

2020-10-18 大科技

我們的身體每時每刻都在變化,更新我們的細胞,修復我們的神經,恢復我們的肌肉……在我們的一生中,我們其實已經更換了無數個嶄新的自己,幾乎沒有一個細胞能伴隨我們的一生。這種更新的意義不可低估,它不斷地將疾病扼殺在萌芽狀態,使我們能夠在一生中的大部分時間內保持健康。

細胞的自我更新

「你真的知道你的年齡有多大了麼?」這是瑞典生物學家喬納斯·弗裡森應邀作學術演講時喜歡問的一個問題,「我們的身體每年都會生產出足以創造或支持18個肝臟、200個幽門括約肌、8個氣管和6個膀胱的細胞,但是,我們只有一個肝臟、一個膀胱,為什麼還會生產如此多的新細胞呢?」

喬納斯·弗裡森解釋道,這些細胞是為了自我更新。

醫學統計數據可以幫助我們更好地理解人體這一不間斷更新的「身體工廠」:每一秒鐘,人體大約有5000萬細胞死亡。這聽上去非常嚇人,但不必害怕——人體是由60到90萬億個細胞組成的。一般來說,每一個死亡的細胞都會被立即更換。人體有著220種細胞,每一種細胞都有著不同的壽命。按照一般的經驗來說,細胞的工作量越大,它遭受的磨損和消耗也就越大。這就解釋了為什麼我們主要的解毒器官——肝臟——每年可以更新18次,也同樣解釋了為什麼我們每年還需要200塊新的幽門括約肌,因為這種肌肉處於胃的末端,它們始終暴露在極強的抗酸劑的攻擊之下。

這種細胞的不斷更新,導致了人類細胞擁有一個令人難以置信的年齡結構。平均來說,50歲的人,其細胞年齡並不會超過10歲。這裡的關鍵詞是「平均」:許多細胞的年齡超過了10年,但是也有許多細胞更加年輕。不過,雖然細胞的再生能力可以持續到死亡那天,但一個50歲的人並沒有10歲時的那種活力,因為細胞更新能力會隨著年齡的增長而減弱。對於人類來說,30歲左右是一個臨界點,那時細胞的磨損和修復仍然保持著平衡。但自那以後,更多的老細胞死亡,而新生細胞卻越來越少,人體內細胞的總數正在減少,器官組織正在變舊,身體開始變老。這在我們的皮膚上表現得尤為明顯,老年人的皮膚中仍然含有非常年輕的細胞,但是它變得褶皺和鬆弛無力,原因很簡單,比起年輕人,老年人的皮膚中包含的細胞更少,很多老死的細胞得不到更換。

更新我們的身體部件

皮膚是人們外部最主要的細胞,沒有皮膚是不可想像的。皮膚在人體中所佔的比例很高,據科學家們估計,一個身高1.7米、體重70千克的人,其皮膚大約重14千克,面積達到1.8平方米。我們的皮膚每四個星期就會完全更新一次——這意味著花費了一個假期曬成的棕褐色皮膚只會保持大約4周。在它的更新過程中,由生長在表皮層最底下的一部分角質細胞逐步地朝著角質層向「上」移動,在沿途中,角質細胞經過不同的發展階段——它們逐漸失去細胞核、收縮、變成表面的皮膚細胞,最後以大約每天100億個的速度脫落。

但是,對於世界上2%的人來說,他們的皮膚的更新周期會短得多,以至於一個周期只持續6天,這導致了皮膚上出現紅色的、腫脹的、發炎的、發癢的斑塊,醫生稱之為牛皮癬。

我們身體最主要的內部部件是肺,人不呼吸,幾分鐘就完蛋了。我們的肺部每天都要「接待」2萬升的空氣。為了保持肺部的活力,清理空氣中的有害物質,肺部的表面每八天時間就會完全更新一次,借著所謂的祖細胞的幫助,肺部組織內的健康新細胞會不斷被創造出來。但是,醫生們發現,肺部在更新和恢復過程中如果有幹擾,那麼產生的細胞就可能會容易形成粘液,這一過程是不可逆的,將會改變器官的整個結構。其結果就是出現各種慢性疾病,比如哮喘、囊包性纖維症和肺纖維化。

人內部另一個重要的細胞就是血管內膜,它是血管內壁的一層保護膜,以保證血液暢通。沒有血液輸送氧氣和養分是不可思議的。為了調節血壓,血管內膜細胞會適時地釋放血管舒張劑或者血管收縮劑。這樣血管內膜細胞也會發生磨損,特別是對於患有心臟病或者血脂水平比較高的人來說,血管內膜細胞磨損得更快。但是沒關係,一方面它們也能夠自我更新,另一方面近鄰的內膜細胞會填補細胞的損失,此外,人體骨髓中也會帶來一些供應——骨髓中儲藏著一些特殊的幹細胞,這些幹細胞能夠進入血液以形成新的血管內膜。

當然,人體重要的部件還有心臟。心臟每天大約要泵出1萬升血液以供應全身。儘管心臟有著非常巨大的能量消耗,心臟細胞卻並沒有很好的再生能力:當我們出生時,心臟細胞大約有60億,但是,當經過了一生的旅程之後,這一數字下降到了20到30億左右。不過好在人逐漸老了,活動量也逐漸小了,心臟的工作量也會逐漸減輕,所以心臟細胞也就足夠供我們一生使用了。

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