著名美国诗人惠特曼在他的《自我之歌》诗集中用“我辽阔博大,我包罗万象”来比喻自己心胸广阔、生命旺盛。虽然,惠特曼不是从生物学的角度来描述这一思想,但近年来生物科学的发展已经越来越显现出人体是一个包罗万象的复杂结构。
最近的科学研究发现,每个人都有可能在母亲孕育胎儿的过程中获得自己母亲的细胞,母亲同时也可能得到胎儿的细胞。也就是说,每个人的体内都可能含有少量与自己本身基因不同的、以前属于别人的细胞。这里指的不是那些通过受精卵分裂而产生的大量遗传细胞,而是指人们在母亲的子宫里获得的少量已经完全成熟的成体细胞,而且母亲也可能从胎儿那里得到这类细胞。
众所周知,连接母亲与胎儿的脐带为胎儿提供所需的营养,脐带是一个具有选择性的通道。因此,母亲在怀孕时细胞能够穿越脐带在母子之间进行交流。但奇怪的是,这些“外来户”在新的环境里可以生存数十年,并可能存在于某些组织里成为人体器官的一部分;这些“外来户”还可能具有一些破坏作用,比如可能引起免疫系统疾病,但这些细胞同时也可能帮助人体战胜疾病。因此,如何有效利用这些“外来户”为人体健康服务将是医学领域一个新的科学研究方向。在医学专业领域,这些“外来户”被称为“微嵌合”(microchimeris)。
微嵌合概念并不陌生
早在上世纪50年代,科研人员就已经发现母亲可能会将自己的成熟细胞传输给胎儿:科研人员曾发现一位母亲将自己的皮肤癌细胞通过脐带转移给胎儿的例证。到了1960年初,生物学家还发现,母亲的正常血液细胞也会转移到胎儿身上。而胎儿细胞转移到母亲身上的例证还可以追溯到1893年,一位德国医生在一位因高血压去世的孕妇的肺部发现了细胞转移的征兆。但胎儿细胞转移到健康母亲的现象直到1979年才得以确认:美国史丹佛大学的一个科学小组宣布,他们在一位母亲的血液里找到了男性细胞,而这位女性所怀的正是一个男孩。
虽然找到了母亲与胎儿之间可以进行细胞转移的证据,但直到上世纪90年代,研究人员对少数外来细胞能够长期存在于健康人体内的现象仍然感到非常奇怪。早期的研究表明,母体细胞可以存活于患有严重免疫缺陷的儿童身上,患有这种疾病的儿童缺乏抗感染的主要细胞。当时,科研人员认为,这种疾病导致了儿童身上的微嵌合,正常的免疫系统应该能够消除留在儿童体内的所有母亲细胞。
但当研究人员发现一位免疫系统正常的成年人体内还存活来自母体的细胞后,改变了以往所有的看法。而胎儿细胞同样可以长久存活于母亲体内的证据要更早一些:美国塔弗兹大学的一位研究人员在一位数十年前产下儿子的母亲身上找到了男性细胞。
从此,微嵌合这一概念在医学研究领域广为人知,但针对微嵌合的进一步研究还未引起科学家的关注。研究人员提出了疑问:这些转移来的细胞为什么能够长久存活?大多数细胞的生存有一定的时间限制,之后将死亡,干细胞是一个例外,可以不断分裂,制造像免疫细胞那样的各种特殊的细胞和器官组织。这些微嵌合的长期存活现象,意味着原先转移来的细胞中有些是干细胞或者干细胞的衍生细胞。
母源细胞是把双刃剑
研究发现,存活于胎儿体内的母亲细胞(称为母源微嵌合)是把双刃剑,在某种环境下可能对儿童或者胎儿的发育有帮助,但在另外的条件下可能具有破坏作用。有害的方面可能指:母源细胞可能导致胎儿自体免疫疾病的产生,也就是胎儿免疫系统破坏了自身组织。比如,来自母亲的细胞可能参与了胎儿幼年型皮肌炎疾病的形成,这种自体免疫疾病首先破坏的是肌肉和皮肤。2004年美国梅约医院的一位科研人员发现,从患者身上分离出的母源免疫细胞对患者体内其他细胞产生了反应,这种疾病可能是母源免疫细胞攻击婴儿组织造成的。
科学研究还发现,母源微嵌合可能也与新生儿红斑性狼疮疾病有关联。研究人员认为,其中的一个主要原因是来自母亲血液中的一种抗体对发育中的胎儿造成很大破坏。这些抗体生存在于胎儿的组织里,提高了新生儿未来感染各种疾病的风险,包括最致命的心肌炎疾病。
研究发现,虽然受害婴儿的母亲是危险抗体的携带者,但母亲通常是健康的,以后所生的孩子也是健康的。研究人员认为,来自母亲血液中的危险抗体固然是导致疾病产生的主要原因,但并不完全是由其造成的。研究发现,其他病因致死的胎儿,其血液中那些来自母亲的危险的抗体细胞并不存在或者很少遇到。
从上述研究结果可以得出结论,导致新生儿红斑性狼疮免疫攻击,可能是针对胎儿心脏中源于母亲的心肌细胞。这些发现也支持从母体进入胎儿的细胞是干细胞或者相关细胞的假设。其他的一些补充研究证明,某些被认为是自体免疫的疾病,可能不是因为免疫系统错误攻击自身细胞的结果,而是攻击外来细胞的结果。
然而其他研究则发现,有时候母源细胞的分化与整合并不一定导致胎儿免疫系统疾病发生,相反,并入组织的细胞有时还能够协助修复受损的器官。2002年,研究人员开始研究母源细胞是否与第一类糖尿病有关。这种自体免疫疾病最容易在儿童和青少年中产生,其致病机理是在胰腺中缺乏β细胞。研究人员认为,在怀孕情况下,母源细胞转移到胎儿的胰腺中,并分化成β细胞,之后成了免疫系统攻击的目标。
研究人员发现,上述的结果只对了一半。在患第一类糖尿病的病人体内,母源细胞会比其姐妹多一些,研究人员也在患者的胰腺组织切片中发现了制造胰岛素的母源细胞,之后的发现更令人惊讶:在未患糖尿病的人的胰腺中也找到了能够制造胰岛素的母源细胞,但没有任何证据证明这些微嵌合就是患者体内免疫细胞攻击的目标,相反,母源细胞企图拯救受损的器官。这个结果反而给研究人员一个美好的希望:微嵌合有朝一日可能用来治疗疾病。如果能够找到一种方法,促使外来细胞的分化与整合,就可能修复受损的器官。
胎儿细胞对母亲的影响
胎儿微嵌合现象的发现始于上世纪90年代。当时,研究人员在一位产下男孩一年后的母亲血液中发现了胎儿男性细胞。
那么,长时间存活在母体组织里的胎儿细胞有何后果?
起初,研究人员认为,随着时间的推移,母体细胞和胎儿细胞的相互作用可能引起常见的自体免疫冲突。医学临床发现,女性患自体免疫疾病的现象比较常见,比例也比男性高。女性通常在40岁后已经有了孩子,这个年龄段的女性体内开始发生内分泌调整。如果在母亲怀孕阶段转移到母亲体内的胎儿细胞起着某些重要作用,那么类似的疾病正好应该发生在生完孩子后的女性身上。