细菌在训练婴儿免疫系统中的作用

在我们的一生中，几乎每一秒钟都在遭受外来入侵者的攻击，但是我们几乎注意不到攻击的发生，至少在生病之前是这样的。这是因为我们的免疫系统军队正在不知疲倦地击退这种持续不断的攻击。

人体免疫系统是由免疫器官、免疫细胞以及免疫活性物质组成的，不仅是对抗感染和疾病，而且确保我们的身体器官和组织处于健康平衡状态，即所谓的“内稳态”。

正常运作的免疫系统可以维持身体的健康，而免疫系统的功能紊乱可能会增加患病的风险。因此，从生命的一开始，这一防御系统的正确建立或准备就绪，是至关重要的。

婴儿一出生就进入了一个充满细菌、病毒、真菌和寄生虫的世界。此时，他们的免疫系统还没有完全发育，无法辨别哪些微生物可能对自己有害。因此，最重要的是，让它们尽快了解有益微生物和有害微生物的区别。

最近的科学发现表明，这一过程的主要部分开始于分娩过程，而细菌在这一过程中起着至关重要的作用。

免疫系统是如何工作的？

要理解免疫系统，我们可以把我们的身体想象成一座被城墙包围的坚固之城，并且有内部的防御力量进一步保护。城墙代表我们的皮肤以及排列在胃肠道和呼吸道的黏膜，统称为上皮屏障。它们是第一道防线，通常每天都能很好地击退入侵者。

皮肤和黏膜上紧密地聚集着很多“友好”的微生物，以至于那些有害的微生物很难找到栖息之地。一旦免疫系统检测到病原体的到来，上皮细胞就会分泌抗菌化学物质来抑制病原体的生长。如果病原体成功进入胃肠道，胃酸和消化酶很可能会杀死它。

一旦病原体成功穿透上皮屏障，它将遇到第二道防线，那就是被称为吞噬细胞的巡逻“士兵”，它们会快速反应，包围并吸收入侵病原体，然后释放消化酶，将病原体吞噬。免疫反应发生的信号是炎症，我们通常在感染部位感受到轻微的肿胀，肿胀意味着我们的血管扩展，让其它免疫细胞冲向感染区域。

如果吞噬细胞不能消灭入侵者，它们就会把入侵者扣留起来，直到其它免疫细胞前来增援，比如树突状细胞。这些细胞的工作是将这些入侵者押送到淋巴结，那里是被称为淋巴细胞或B细胞和T细胞的特殊白细胞的家园。然后B淋巴细胞会研究病原体，并开始制造针对这些特定入侵者所需的抗体。

如果特别顽强的病原体继续存活，被称为细胞毒性细胞的特殊T细胞也会加入战斗，通常会借助巨噬细胞和树突状细胞的力量。这种联合攻击通常足以确保消灭病原体。这一过程是持续的，复杂的，非常了不起！

什么是先天免疫反应和后天免疫反应？

我们刚才所描述的就是先天免疫反应和后天免疫反应的结合。先天性的吞噬细胞冲在最前线，它们迅速投入战斗，并且在与敌人交战时总是做着同样的事情，它们没有能力学习和总结经验。相反，淋巴细胞会从病原体的入侵中学习并总结经验，一旦特定的病原体在未来卷土重来，它们就能立马作出反击。

先天和后天免疫反应都是免疫系统的强大元素，但它们也有各自的弱点。先天反应的有效性在于它的即时行动，但是攻击没有选择性，这可能会导致附带损害，即对周围健康细胞造成损害。后天性免疫反应可以产生精确的抗体来中和特定的威胁。然而，产生出足够的抗体来达到这个目的可能需要一到两周的时间，这期间我们会感到不适或发烧。

如果我们只有先天免疫，无选择性的攻击可能会造成过多的附带损害；如果我们只有后天免疫，反应的延迟可能会给病原体提供必要的时间窗口来发动一场强大到无法摧毁的感染。

这种联合防御力量成功的关键在于它能够在不同的部门之间沟通，以确保对每个入侵者的适当反应。在某些情况下，只有一种类型的防御会动员起来击退攻击；但在其它情况下，它可能需要所有部门联合起来一起行动。

免疫细胞如何识别入侵者？

所有的细胞表面都有称为抗原的蛋白质分子，它们作为身份标签，表达细胞内的遗传物质，无论它是人类的，细菌的，还是其它的细胞。抗原允许免疫系统识别属于“自我”的细胞。它们还能让免疫系统识别那些“非我”的部分，也就是那些外来的、潜在的有害物质。当这些外来抗原出现时，免疫系统就会投入战斗。

一些辅助性T细胞会帮助B细胞制造抗体，这些抗体是与外来抗原结合的Y形蛋白质，从而固定它们，直到它们被吞噬细胞等其它免疫细胞破坏。辅助性T细胞还协调了整体的攻击策略。其它T细胞，比如细胞毒性T细胞，可以直接杀死入侵者。这些都是免疫系统的主要战斗部门，当然还有更多其它的部门发挥作用。

免疫系统是什么时候形成的？

免疫系统在出生时是不完整的，大多数情况下，它会一直发育和成熟，直到青春期。B细胞和T细胞一生都在持续学习，获取和储存每一种病原体的信息，随时准备击退任何再次出现的病原体。

这种后天的训练对于免疫系统军队在我们的一生中充分发挥潜能至关重要，但是训练过程的任何干扰都可能导致免疫系统防御力量的各个要素变得混乱。当这种情况发生时，它们甚至会攻击健康细胞、组织和器官，从而导致自身免疫性疾病的发生。

免疫系统训练最重要的元素之一开始于出生前后的狭窄窗口期，它涉及到来自母亲阴道、肠道与母乳的微生物和婴儿自身初始免疫细胞之间的相互作用。

为什么婴儿出生时免疫系统不完整？

既然免疫系统的主要职责之一就是寻找并摧毁外来入侵者，那么，是什么允许一个“外来”的胎儿在人体内生长呢？胎儿的细胞含有来自母亲和父亲的DNA，这意味着婴儿细胞上的抗原将被母亲的免疫系统确认为至少部分是外来的。通常情况下，这足以让母亲的免疫系统发动攻击并排斥胎儿。

幸运的是，人体有一些聪明的机制使母亲的免疫系统被欺骗或被告知胎儿是安全的，应该被容忍。母亲的T细胞通常负责攻击外来细胞，但通过对DNA进行一些“修补”，可以阻止其攻击胎儿。

通常会调动母亲的T细胞发起攻击的基因在子宫蜕膜内被关闭，这导致母亲的T细胞无法接近胎儿。

此外，在怀孕期间，母亲的一些辅助性T细胞（Th1细胞）被抑制，以进一步防止排斥胎儿。因此，婴儿自身的Th1细胞的发育也被阻止了，直到出生后才会发育，这意味着新生儿缺少免疫系统中的一个重要部分。

虽然这听起来令人担忧，但是在出生后的最初几周内抑制婴儿的免疫系统实际上是非常重要的。

为什么婴儿的免疫系统需要在出生后的最初几周内被抑制？为什么新生儿的免疫系统不攻击阴道微生物？

当胎儿还在子宫里时，他们的免疫系统基本上是先天性的。婴儿的主要防御力量是由吞噬细胞组成的，它们会攻击遇到的所有外来细胞。在分娩过程中，婴儿将直接接触产道内数以百万计的微生物，这些微生物对婴儿的发育和未来的健康至关重要。婴儿的吞噬细胞会将这些微生物细胞视为外来入侵者，但是免疫系统却不会破坏它们，这是为什么呢？

为了保证有益细菌进入婴儿肠道并在其中定植，那些来自母亲阴道和肠道的有益细菌，包括乳酸杆菌和双歧杆菌，必需安全通过婴儿的消化道。那么，它们是如何躲过吞噬细胞的作用的呢？ 

在妊娠后期，发育中的胎儿会产生被称为CD71+细胞的免疫抑制细胞，这些细胞在分娩期间和分娩后抑制婴儿的杀伤性免疫细胞，让有益细菌能够在肠道内定植。

我们知道早产的婴儿经常发生肠道炎症，这表明免疫攻击正在发生。早产可能意味着婴儿的免疫系统还没有准备好任何或足够的CD71+细胞，所以当母亲的微生物到达新生儿的肠道时，婴儿的先天性免疫细胞会发动全面攻击，而不是对它们产生耐受性。这种攻击会导致一种叫做坏死性小肠结肠炎的异常恶劣的情况，它会破坏肠道组织，甚至可能是致命的。

出生三周后，CD71+细胞数量减少，允许婴儿的免疫系统开始发挥作用。在这一点上，细菌也起着至关重要的作用。

免疫系统的第一堂课是怎样的？

前面我们说过，先天性免疫系统是没有学习能力的。学习攻击什么和如何攻击是后天性免疫细胞的功能。后天性免疫细胞的第一堂课来自母亲的阴道细菌，然后是母乳中的细菌，包括乳酸杆菌和双歧杆菌等。这些细菌会发出信号，开始与婴儿的免疫细胞相互作用，开始训练婴儿的免疫系统。

微生物，特别是肠道中的微生物，帮助免疫系统成熟，它们通过利用各种不同的化学物质来实现。这些化学物质有些存在于溶液中，有些存在于细胞表面和微生物本身上，但是它们对于免疫系统的成熟以及了解什么是安全的、什么是不安全的都很重要。

这个过程被称为免疫耐受，它决定了人体应该耐受哪些微生物，应该攻击哪些微生物。也就是说，免疫系统军队被训练区分朋友和敌人。

母乳喂养提供了更多的细菌物种和复杂糖类来喂养它们。但是，母乳也提供了抗体，当他们自己的免疫系统仍然被抑制时帮助保护婴儿，让所有来自母亲的微生物能够在肠道工作。

母乳中的抗体有助于保护婴儿的肠道、咽喉和肺部的黏膜层以及抵御致病菌和病毒的感染。但是，这些抗体只是暂时的，它们不会永远存在，最终会被婴儿的消化系统分解并被排出体外。

剖腹产如何影响免疫系统的训练？

如果婴儿是剖腹产出生的，他们与微生物世界的第一次接触可能不会是来自母亲的阴道或肠道的细菌，取而代之的是来自手术室的空气中的细菌和来自医务人员和父母皮肤的细菌，比如链球菌和葡萄球菌。

因此，剖腹产的婴儿中，可能正是这些细菌为免疫系统提供了初始训练，这可能会带来不利的后果。

研究人员认为，如果没有出生时母亲提供的“天然疫苗”，婴儿的免疫系统就会受到某种不良训练，这反过来又可能导致日后的免疫功能紊乱。

剖腹产婴儿和阴道分娩婴儿的菌群发育轨迹明显不同，在3到4个月大的时候，剖腹产婴儿比阴道分娩的婴儿含有更少的拟杆菌属细菌，而拟杆菌属可能是免疫耐受的发育方面非常重要的菌群之一。

如果婴儿的免疫系统在出生之初没有得到正确的训练，那么它在以后的生活中可能就不会做出适当的反应。免疫系统可能会对环境中并非危险的东西做出鲁莽的反应。它无法决定什么是安全的，什么是不安全的，所以它错误地认为一切都是危险的，这可能导致过敏和自身免疫性疾病的发生。

虽然我们可以在一定程度上恢复肠道菌群的平衡，但是问题在于通过剖腹产出生的婴儿的免疫系统从一开始就没有得到正确的训练，在免疫系统需要训练的关键时期，某些重要的微生物是缺失的。因此，不成熟的，不平衡的免疫系统会在孩子身上发生，而到成人时，不能对事物做出正确的反应并可能导致各种疾病的发生。

对于剖腹产的婴儿，母乳喂养是非常重要的，在200名婴儿中，在母乳喂养至少3个月的婴儿中，拟杆菌的减少在1年后不再明显。

下面，我们对今天的内容做个简单的总结：

• 婴儿出生时免疫系统是不完善的，还没有发育成熟。

• 在怀孕期间，被称为Th1细胞的辅助性免疫细胞在母亲体内被抑制，以阻止它们攻击和排斥胎儿，这意味着胎儿自身的Th1细胞的发育也被阻止了。

• 在妊娠后期，发育中的胎儿会产生被称为CD71+细胞的免疫抑制细胞，这些细胞会抑制婴儿的免疫系统，让有益细菌能够在婴儿的肠道中定植。出生三周后，CD71+细胞数量减少，开始允许婴儿的免疫系统开始发挥作用。

• 阴道分娩时，来自母亲的阴道和肠道的微生物到达并在婴儿的肠道定植，这些细菌启动了婴儿免疫系统的继续发育。这些细菌会帮助训练免疫系统识别什么是朋友，什么是敌人。这意味着免疫系统被告知哪些微生物是有益的，应该被容忍，哪些微生物是有害的，应该被攻击。

• 在整个怀孕、出生和婴儿期，某些事情应该在特定的时间发生。这些事件只发生一次，如果它们没有在指定的时间内发生，比如剖腹产和配方奶喂养有可能会错过它们的时间，免疫系统得不到最佳的训练，婴儿可能就会出现免疫系统功能紊乱。

到目前为止，我们已经讨论了最佳的“播种”和“施肥”对婴儿微生物群落的重要性，以防止婴儿在以后的生活中出现疾病。正如我们所见，如果在出生时和出生后没有进行最佳的“播种”和“施肥”，可能会对一生的健康造成影响。