出生时拥有两条X染色体带来了一系列健康益处,认识到这一点可能有助于为男性和女性设计个性化的医疗方案。
我家的女性都很坚韧,这么说还是轻描淡写。她们克服了无数疾病,在怀孕期间依然精力充沛。尽管生活方式选择令人质疑(就说我祖母吧,她喜欢金酒和弗吉尼亚细支烟,但这并没有阻止她活到90多岁才慢慢放缓生活节奏)。至少五代以来,我家的女性都轻松步入老年,似乎对生活中——或她们自己的偏好——带来的挑战毫不在意。
尽管我的女性亲属们过去和现在都充满乐趣且光彩照人,但我的家族并不独特。你的家族可能也有类似的故事。从统计学上看,女性不仅比男性寿命长,而且在抵抗几乎所有健康挑战方面也更出色。她们甚至能从疫苗接种中获得更多益处。原因就在于此:她们的免疫系统更优越——比男性的更快、更强、更持久。这种优势在各大洲、历史时期和疾病中都有所体现。阿育吠陀等传统医学系统也认可这一点。
现在,免疫学家、病毒学家和遗传学家的研究终于揭示了原因,阐明了女性长期以来已知但未被充分研究的免疫优势背后的原因。研究表明,激素和性染色体在增强女性免疫细胞以检测、对抗和记忆入侵者,以及使她们的免疫系统比男性保持更长时间的青春状态方面发挥着关键作用。
这些知识可以用于设计更精确的、针对性别的健康干预措施。它已经指导了癌症治疗,并可能导致针对各种感染的不同疫苗接种方案和治疗方法。受益的不仅仅是女性。在全球大流行和疫苗不确定性时代,理解女性的免疫优势将改善每个人的健康。
更强的性别
医学科学中对女性身体的历史研究不足也延伸到了免疫学领域。迄今为止,它倾向于"一种偏向男性生物学的一刀切方法",加利福尼亚斯坦福大学研究性别差异如何影响免疫反应的Caroline Duncombe表示。免疫学研究仍然基于主要针对男性研究的基础知识,这对女性来说是个问题。"生物性别是影响一生健康和疾病最重要的因素之一,"她说,"因为它影响环境和生活方式,以及遗传和激素——这些在评估免疫反应时都很重要。"
但研究中的男性偏见对男性来说也是个问题。"女性拥有免疫优势,如果长期以来没有被忽视,本可以提供见解,"她说。
XX染色体优势
从对女性身体免疫能力的研究中显而易见的是,这种优势的很大一部分在于性染色体。通常女性拥有两条X染色体,分别来自父母双方,都携带着与免疫功能相关的基因。男性通常从母亲那里继承一条X染色体,从父亲那里继承一条基因较少的微小Y染色体。"X染色体拥有最多的免疫相关基因,因此拥有两份拷贝给了女性遗传优势,"康涅狄格州杰克逊实验室的免疫学家Duygu Ucar表示。
尽管通常会有一份拷贝失活以确保产生适量的蛋白质,但大约15%到25%的基因会逃过这种沉默。而这些逃脱的基因通常在免疫中发挥作用。因此,当面临威胁时,女性身体有更多的选择。"这种更强的基因表达导致了更强大的免疫系统,"瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院的免疫学家Petter Brodin表示。
当你观察对抗入侵者的第一道防线(即先天免疫)时,这种多样性的优势就很明显了。它由布满各种受体的细胞组成,包括杀伤细胞活化受体、模式识别受体和Toll样受体,这些受体检测病原体的存在,然后启动涉及其他免疫细胞的反应,以对抗入侵者并治愈身体。
由于编码这些受体的基因具有更大的变异性与冗余性,女性受体可以更快、更可靠地响应更广泛的病原体。结果如何?感染更早被发现,使女性身体在消除感染方面领先一步——通常在症状出现之前。
女性的免疫系统保持青春状态的时间更长
逃脱的基因也可能有助于解释为什么女性患大多数类型癌症的几率比男性低约20%。癌细胞通常包含帮助抑制肿瘤的基因突变。其中一些基因位于X染色体上,当出现问题时,逃脱的基因为女性提供了一个可以覆盖错误的备份拷贝。男性则没有这种保护。事实上,加州大学旧金山分校的Margaret Gadek及其同事的新研究表明,由两条X染色体提供的相同冗余系统也可能有助于解释为什么女性大脑在衰老过程中表现出更大的韧性。
与此同时,Y染色体曾经被认为是随着时间推移将从人类基因组中消失的遗传荒地,现在已知它也影响免疫——但并不总是以好的方式。特别是,欧洲血统男性中常见的一条Y染色体谱系使他们因炎症增加和免疫反应受抑制而面临冠状动脉疾病风险升高。另外,一个名为UTY的基因似乎支撑着一些男性对复杂疾病的免疫驱动易感性。
我们知道女性免疫优势的部分原因在于基础遗传学,因为它持续一生。研究表明,所有年龄段的女性患医院获得性感染的可能性都低于男性。"如果你用病毒触发女性免疫系统,它更可能比男性的反应更强,而且这与你生命中的何时触发无关,"Brodin说。
精准免疫攻击
激素也有影响。雌激素增强了免疫系统的两个方面:先天免疫——那些第一响应者——和随着时间发展而形成的适应性免疫。它通过调节免疫细胞的活性来实现这一点,这有助于它们协调更快、更精确的攻击。
我们已经看到,拥有两条X染色体使先天免疫系统在其细胞上拥有更多样化的受体。事实证明,雌激素还可以增强其中一些细胞的威力,包括中性粒细胞——吞噬并摧毁入侵者的白细胞。免疫学家知道女性比男性拥有更多的中性粒细胞。最近,他们发现雌激素有助于激活这些细胞,使它们对入侵者更敏感,并提高其模式识别受体的效率。美国国立卫生研究院的Sarthak Gupta及其同事的研究表明,这就是为什么女性的中性粒细胞更能有效检测和消灭病原体,特别是在20至30岁之间的人群中。
拥有两条X染色体的免疫优势贯穿一生
雌激素还影响B细胞的发展——适应性免疫系统的精英特遣部队,产生抗体来锁定并中和入侵者。在称为体细胞超突变的过程中,B细胞的突变速度比其他细胞快一百万倍,以微调其抗体输出,而女性的免疫系统会运行更多轮次的这种精细调整。这意味着抗体更贴合,免疫反应更有效。
除了产生抗体外,B细胞还创建身体对过去遇到的病原体的记忆。一旦形成,记忆B细胞可以持续数十年甚至一生。在广泛的物种中,雌性比雄性保留这些细胞的时间更长,这表明它作为一种适应性优势进化而来,可能是为了让母亲可以将保护性抗体传递给后代。这也可能解释为什么女孩和女性往往对疫苗有更强、更持久的反应。如果她们的身体已经对病毒有记忆,疫苗的挑战将带来更大的免疫力提升。
寿命差异的关键?
激素也参与其中,但它们不可能是全部原因,因为绝经后女性仍保留其优越的B细胞功能。此外,这似乎是使免疫系统保持更强状态的关键因素。Ucar及其同事的研究发现,男性和女性都从40岁开始失去免疫能力。然而,男性在60岁出头时经历了第二次下降,而女性则大约五年后才出现这种下降——"这可能与寿命差异有关,"Ucar说。最大的差异出现在65岁以后,此时女性的B细胞(以及适应性免疫系统的另一个主要组成部分T细胞)比男性的更活跃。她认为,这可能解释了为什么老年男性比老年女性更容易感染传染病。
对所有年龄段女性的不利之处在于,反应性更强的免疫系统有时可能会过度纠正并攻击它应该保护的身体。女性占自身免疫疾病患者的70%至80%,尽管确切机制尚不清楚,但毫无疑问,这背后既有基因也有激素的原因。"女性对传染病和癌症具有更大的抵抗力,但对各种令人不快的自身免疫疾病更容易感,"斯坦福大学的Mark Davis说。"这是一把双刃剑。"
晚年,男性的适应性免疫系统不如女性活跃
关于两性之间免疫学差异,仍有许多有待发现,但我们已经知道的内容暴露了免疫科学中一刀切方法的不足。首先,这意味着我们在了解女性方面错过了细微的图景。"人们在生命的不同阶段含有不同数量的激素,因此理解和考虑这种影响真的很重要,"Duncombe说。
这对医学研究也有重大影响。在新的抗病毒药物和疫苗试验中,如果将男性和女性参与者的数据混在一起,性别特异性反应会被平均化,可能导致男性剂量过低而女性剂量过高,或提供完全错误的治疗。更不用说如何为跨性别者量身定制治疗,这方面研究甚至更少。
癌症治疗是另一个与个人性别密切相关的领域。"性激素通过直接影响肿瘤生长和试图对抗它的免疫反应,影响你对不同类型癌症疗法的反应,"Duncombe说。然而,在这里,研究人员开始认识到他们可以利用这一知识来获得优势。"出于这个原因,研究人员正在积极研究如何利用不同激素来最大化或最小化对不同癌症疗法的免疫反应,"她说。例如,研究人员知道雌激素是乳腺癌生长的催化剂,他们正在设计可以通过阻断该激素受体来防止激活的疗法。
其他可能从这种方法中受益的人群包括长期新冠患者或肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征(ME/CFS)患者。Davis及其同事的新研究发现,患有这些疾病的男性和女性体内活性氧(ROS)水平都很高,这些化学活性分子是细胞能量产生的正常副产品,在免疫中起着关键作用。"你必须提高ROS来激活B细胞和T细胞执行它们的工作,"Davis说。
这些女性的ROS水平尤其高,这可能有助于她们抵抗感染,但这也带来了代价:比平常更高的自身免疫疾病风险。这一知识很有用,因为初步研究表明,一种常见的糖尿病药物二甲双胍可以降低ROS水平,为长期新冠和ME/CFS患者——尤其是女性——提供有希望的治疗方法。
如果医学更密切关注女性身体对抗疾病、愈合和适应健康挑战的方式,我们可能已经拥有更好的疫苗、更少的自身免疫发作以及针对长期新冠和癌症等疾病的更有针对性的治疗方法。因此,好消息是研究人员终于开始独立地研究女性的免疫系统,而不仅仅将其视为男性基线的奇特偏差。他们发现的是,我们家族树中那些坚韧的女性似乎直观地知道的东西:力量不仅仅关乎蛮力。它关乎耐力、适应性和智胜几乎所有事物的能力。
问问我的祖母就知道了。
睾酮的权衡
尽管雌激素增强了女性免疫功能的许多方面,但睾酮似乎起到了相反的作用——不仅在人类和其他哺乳动物中如此。例如,在蜥蜴中,它抑制免疫细胞活性。在鸟类中,雌性对感染的防御比雄性更强——特别是在交配季节,当雄性睾酮达到峰值时。
你可能会认为进化会淘汰睾酮水平最高的雄性。但睾酮还擅长做其他事情。它提高了精子产量,增加了竞争力,并促进了那些在文化或生物上对伴侣有吸引力的炫耀性特征——从肌肉质量到低沉的声音。根据免疫能力障碍假说,高睾酮是一种进化赌博。只有最健康的雄性才能在免疫系统受到拖累的同时依然茁壮成长。这种"诚实信号"的韧性使它们更具性吸引力。在动物王国中,更多的睾酮通常意味着更多的交配成功。
然而,并非所有人都认同这一观点。一些研究人员认为事情可能相反——疾病抑制睾酮。另一些人则认为睾酮并没有直接降低免疫力,而是对其进行调节。而感染期间上升的压力激素如皮质醇,又给激素-免疫力的舞蹈增添了另一层复杂性。不过,底线依然成立:在雄性中,更多的睾酮通常意味着更少的免疫火力。这是一种权衡——力量和地位与对疾病的易感性。
在今天这个新型病原体的世界里,这种权衡可能比以往更让男性付出代价。十多年前发表的一项研究发现,睾酮水平最高的人对疫苗的反应最弱。医学往往忽视了男性和女性之间的免疫学差异。然而,通过更好地了解睾酮如何塑造免疫力,我们可以调整疫苗剂量和其他医疗方案,以更好地支持男性和女性的需求。
Starre Vartan是《更强的性别:科学告诉我们关于女性身体力量》一书的作者。
话题:
- 免疫系统
- 女性健康
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