生命的甜蜜“外衣”

示憐云

細(xì)胞表面上有著甜蜜的“外衣”，如果能完全破譯，我們將能迎來醫(yī)學(xué)的新篇章。

當(dāng)說到糖的時(shí)候，你可能想到的是五顏六色的糖果，或是顆粒狀的砂糖、紅糖等。但你可能不知道的是，我們身體里的每個(gè)細(xì)胞的表面都覆蓋著糖，這種糖是一種多糖，它們是由許多單糖分子組合成的長鏈。多糖除了參與人體內(nèi)許多生命活動(dòng)之外，它們也與許多健康問題有著關(guān)聯(lián)，包括艾滋病、自身免疫疾病和癌癥等。

多糖的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，但研究人員認(rèn)為，分析出每種細(xì)胞上多糖的位置和結(jié)構(gòu)，可以幫助醫(yī)生診斷和治療他們的病人，并將引領(lǐng)我們進(jìn)入現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的新時(shí)代。

細(xì)胞身上的“外衣”

蛋白質(zhì)、核酸（DNA和RNA）和多糖是三類主要的生物大分子，它們之間有很大差別，但都密切配合，共同參與生命過程。其中，DNA決定著我們的外表，我們的思考和行為能力，甚至決定著我們最易患的疾病。在DNA鏈中存在很多很短的片段，通常包含如何合成蛋白質(zhì)的指令，這些DNA片段就是基因。蛋白質(zhì)則是細(xì)胞“埋頭苦干的工人”，參與了細(xì)胞生命活動(dòng)的每一個(gè)進(jìn)程。

多糖大多會(huì)附著在細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)和脂肪身上，它們一起在細(xì)胞外形成一層厚厚的糖衣。事實(shí)上，假如你能用肉眼看到一個(gè)細(xì)胞，它看起來會(huì)像一個(gè)長滿絨毛的小球，這些絨毛就是多糖。

這些多糖可以極大地影響細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)的工作方式，甚至影響整個(gè)細(xì)胞的行為反應(yīng)。例如，如果你改變細(xì)胞上的一些多糖，這可能會(huì)使該細(xì)胞遷移到我們身體的不同位置。

細(xì)胞的糖衣還決定著細(xì)胞如何與外界發(fā)生作用。我們身體中的每一種細(xì)胞都有著獨(dú)特的糖衣，任何想進(jìn)入細(xì)胞的東西，它必須能識(shí)別這是何種糖衣，并使用正確的方式抓住糖衣，然后才能進(jìn)入其中。這有點(diǎn)類似于攀巖，你得有合適的工具抓住巖體，才有可能攀登上去。

一個(gè)最為典型的例子就是受精過程。精子抵達(dá)卵子后，它會(huì)遇到一層透明帶，這就是包裹卵子的厚厚的糖衣，只有精子細(xì)胞的表面才有合適的分子工具來抓住這層糖衣，精子才有機(jī)會(huì)鉆入卵子。

然而，一些病原體能利用多糖來幫助它們感染人體細(xì)胞。像艾滋病毒和埃博拉病毒等這樣的致命病毒，已經(jīng)進(jìn)化出具有抓住特定多糖的能力，當(dāng)它們?nèi)肭秩梭w時(shí)，它們就可以快速“鎖定”需要感染的人類細(xì)胞。不過，這倒是給治療艾滋病等疾病提供了一個(gè)方法：讓這些病毒與細(xì)胞上的多糖無法發(fā)生作用，來阻礙這些病毒入侵細(xì)胞?，F(xiàn)在，研究人員正在努力實(shí)現(xiàn)這個(gè)治療方法。

多糖與免疫系統(tǒng)

多糖還能直接地影響免疫系統(tǒng)。我們已經(jīng)知道，每一種細(xì)胞都有著獨(dú)特的糖衣，比如，腎細(xì)胞的糖衣看起來與免疫細(xì)胞的糖衣是不同的，但它們之間也有相似之處。事實(shí)上，在我們身體內(nèi)的免疫細(xì)胞，通常不會(huì)攻擊我們身體內(nèi)自己的細(xì)胞，因?yàn)槲覀兩眢w所有細(xì)胞的糖衣中，都有著很多相似的多糖，用來表明自己原本屬于人體內(nèi)。

相比之下，細(xì)菌和寄生蟲披著與人體細(xì)胞完全不同的糖衣，當(dāng)它們?nèi)肭稚眢w時(shí)，人體的免疫細(xì)胞就會(huì)根據(jù)它們的糖衣把它們標(biāo)記為“外來物”，并對(duì)其進(jìn)行攻擊。然而，一些細(xì)菌病原體，如B組鏈球菌（通常會(huì)導(dǎo)致嬰兒嚴(yán)重感染），可以通過攜帶與人體細(xì)胞類似的糖衣，來偽裝成人體細(xì)胞，如同穿著羊皮的狼，避免被人體的免疫系統(tǒng)檢測(cè)到，從而危害人體。

新的研究還表明，一些自身免疫疾病，比如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、自身免疫性胰腺炎等，也與多糖有著密不可分的聯(lián)系。正常情況下，我們的免疫細(xì)胞充當(dāng)我們身體的“防御系統(tǒng)”，它們分泌出的抗體（一種大型蛋白質(zhì)），能識(shí)別并消滅有害細(xì)菌或病毒等外來入侵物。但是，當(dāng)免疫細(xì)胞“昏了頭”時(shí)，產(chǎn)生出錯(cuò)誤的抗體，結(jié)果把身體內(nèi)的正常細(xì)胞當(dāng)成了敵人，造成不正常的炎癥反應(yīng)或是組織傷害，進(jìn)而影響身體健康，造成疾病。而抗體身上也覆蓋著多糖，這些多糖直接影響著抗體的攻擊能力。

此外，食物中的多糖也能引起免疫反應(yīng)。例如，許多研究表明，如果經(jīng)常吃紅肉（營養(yǎng)學(xué)中特指來自哺乳動(dòng)物的肉）的話，那么它會(huì)導(dǎo)致身體出現(xiàn)慢性炎癥，這是什么原因呢？直到最近，科學(xué)家才搞清楚罪魁禍?zhǔn)资且环N多糖，叫做N-羥乙酰神經(jīng)氨酸，簡稱Neu5Gc。Neu5Gc存在于所有哺乳動(dòng)物身體中，唯獨(dú)人類沒有，可能是因?yàn)榭梢援a(chǎn)生Neu5Gc的早期人類都死于一種古老的瘧疾。

然而，盡管我們現(xiàn)在缺乏產(chǎn)生Neu5Gc的能力，但如果我們通過吃紅肉獲得這種多糖，我們的身體就將其“編織”到體內(nèi)細(xì)胞上的糖衣中。但我們的免疫系統(tǒng)會(huì)識(shí)別出Neu5Gc，并把包含這種多糖的細(xì)胞當(dāng)作外來物進(jìn)行攻擊。所以每天都吃紅肉時(shí)，這在體內(nèi)就相當(dāng)于持續(xù)地產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，這樣的慢性炎癥會(huì)提高人患動(dòng)脈硬化、Ⅱ型糖尿病、冠心病，以及直腸癌、胰腺癌、肺癌等疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

分析多糖極具挑戰(zhàn)性

總之，多糖與許多疾病狀態(tài)有關(guān)聯(lián)。研究人員認(rèn)為在未來，醫(yī)生們也許能利用多糖，來診斷和治療艾滋病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、食物過敏、癌癥等疾病。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)愿望，研究人員需要分析人體內(nèi)每種細(xì)胞上多糖的結(jié)構(gòu)和其附著的位置。不過，分析多糖是一個(gè)十分具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

多糖的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比DNA的復(fù)雜得多。DNA只有四種堿基（A、T、G、C）串成一行組成的，但是多糖是由幾十種不同的單糖組成的，而且它們一起組合成了復(fù)雜多變的枝杈結(jié)構(gòu)。分析多糖不僅僅是分析它由哪些單糖組成的，而且還需要分析這些單糖是如何組合在一起的。此外，每個(gè)細(xì)胞都有著相同的基因組，但是每一種細(xì)胞上的糖衣都是不一樣的，這無疑加大了分析多糖的任務(wù)量。

但是這嚇不倒研究人員們。在2018年底，由美國哈佛醫(yī)學(xué)院的理查德·卡明斯和克羅地亞薩格勒布大學(xué)的戈登·勞克共同創(chuàng)建了“人類多糖組計(jì)劃”，其計(jì)劃是嘗試分析人體內(nèi)所有的多糖。研究人員正在研發(fā)快速、可靠地分析人體多糖的方法，并希望在不久的將來能搞清楚它們與各種疾病之間的關(guān)系，進(jìn)而來幫助醫(yī)生們?cè)\斷和治療各種疾病?？傊?，隨著我們逐步破譯生命這種甜蜜“外衣”，醫(yī)學(xué)的新篇章即將開啟。