生命的甜蜜“外衣”

示憐云

細胞表面上有著甜蜜的“外衣”，如果能完全破譯，我們將能迎來醫學的新篇章。

當說到糖的時候，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，我們身體里的每個細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許多生命活動之外，它們也與許多健康問題有著關聯，包括艾滋病、自身免疫疾病和癌癥等。

多糖的結構十分復雜，但研究人員認為，分析出每種細胞上多糖的位置和結構，可以幫助醫生診斷和治療他們的病人，并將引領我們進入現代醫學的新時代。

細胞身上的“外衣”

蛋白質、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的指令，這些DNA片段就是基因。蛋白質則是細胞“埋頭苦干的工人”，參與了細胞生命活動的每一個進程。

多糖大多會附著在細胞膜的蛋白質和脂肪身上，它們一起在細胞外形成一層厚厚的糖衣。事實上，假如你能用肉眼看到一個細胞，它看起來會像一個長滿絨毛的小球，這些絨毛就是多糖。

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

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

一個最為典型的例子就是受精過程。精子抵達卵子后，它會遇到一層透明帶，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，精子才有機會鉆入卵子。

然而，一些病原體能利用多糖來幫助它們感染人體細胞。像艾滋病毒和埃博拉病毒等這樣的致命病毒，已經進化出具有抓住特定多糖的能力，當它們入侵人體時，它們就可以快速“鎖定”需要感染的人類細胞。不過，這倒是給治療艾滋病等疾病提供了一個方法：讓這些病毒與細胞上的多糖無法發生作用，來阻礙這些病毒入侵細胞。現在，研究人員正在努力實現這個治療方法。

多糖與免疫系統

多糖還能直接地影響免疫系統。我們已經知道，每一種細胞都有著獨特的糖衣，比如，腎細胞的糖衣看起來與免疫細胞的糖衣是不同的，但它們之間也有相似之處。事實上，在我們身體內的免疫細胞，通常不會攻擊我們身體內自己的細胞，因為我們身體所有細胞的糖衣中，都有著很多相似的多糖，用來表明自己原本屬于人體內。

相比之下，細菌和寄生蟲披著與人體細胞完全不同的糖衣，當它們入侵身體時，人體的免疫細胞就會根據它們的糖衣把它們標記為“外來物”，并對其進行攻擊。然而，一些細菌病原體，如B組鏈球菌（通常會導致嬰兒嚴重感染），可以通過攜帶與人體細胞類似的糖衣，來偽裝成人體細胞，如同穿著羊皮的狼，避免被人體的免疫系統檢測到，從而危害人體。

新的研究還表明，一些自身免疫疾病，比如類風濕性關節炎、自身免疫性胰腺炎等，也與多糖有著密不可分的聯系。正常情況下，我們的免疫細胞充當我們身體的“防御系統”，它們分泌出的抗體（一種大型蛋白質），能識別并消滅有害細菌或病毒等外來入侵物。但是，當免疫細胞“昏了頭”時，產生出錯誤的抗體，結果把身體內的正常細胞當成了敵人，造成不正常的炎癥反應或是組織傷害，進而影響身體健康，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。例如，許多研究表明，如果經常吃紅肉（營養學中特指來自哺乳動物的肉）的話，那么它會導致身體出現慢性炎癥，這是什么原因呢？直到最近，科學家才搞清楚罪魁禍首是一種多糖，叫做N-羥乙酰神經氨酸，簡稱Neu5Gc。Neu5Gc存在于所有哺乳動物身體中，唯獨人類沒有，可能是因為可以產生Neu5Gc的早期人類都死于一種古老的瘧疾。

然而，盡管我們現在缺乏產生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”到體內細胞上的糖衣中。但我們的免疫系統會識別出Neu5Gc，并把包含這種多糖的細胞當作外來物進行攻擊。所以每天都吃紅肉時，這在體內就相當于持續地產生炎癥反應，這樣的慢性炎癥會提高人患動脈硬化、Ⅱ型糖尿病、冠心病，以及直腸癌、胰腺癌、肺癌等疾病的風險。

分析多糖極具挑戰性

總之，多糖與許多疾病狀態有關聯。研究人員認為在未來，醫生們也許能利用多糖，來診斷和治療艾滋病、類風濕性關節炎、食物過敏、癌癥等疾病。為了實現這個愿望，研究人員需要分析人體內每種細胞上多糖的結構和其附著的位置。不過，分析多糖是一個十分具有挑戰性的任務。

多糖的結構遠比DNA的復雜得多。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雜多變的枝杈結構。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，每個細胞都有著相同的基因組，但是每一種細胞上的糖衣都是不一樣的，這無疑加大了分析多糖的任務量。

但是這嚇不倒研究人員們。在2018年底，由美國哈佛醫學院的理查德·卡明斯和克羅地亞薩格勒布大學的戈登·勞克共同創建了“人類多糖組計劃”，其計劃是嘗試分析人體內所有的多糖。研究人員正在研發快速、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系，進而來幫助醫生們診斷和治療各種疾病?？傊?，隨著我們逐步破譯生命這種甜蜜“外衣”，醫學的新篇章即將開啟。