炎熱的一天可能看起來不像免疫系統需要應對的威脅。但隨著氣候變化帶來更高的平均氣溫和更頻繁的致命熱浪，人體龐大的防禦網絡將開始感受到熱量。 這種悶熱的天氣可能會影響免疫系統抵禦微生物入侵者並保持身體健康的能力。
一個科學家團隊最近在一項研究中闡明瞭短期熱暴露如何影響人體防禦網絡，該研究於三月份在美國心臟協會在芝加哥舉行的會議上發表。 研究人員在 2018 年和 2019 年夏季氣溫波動期間，從肯塔基州路易斯維爾市的 624 名個體中採集了一次性血液樣本，並分析了各種免疫分子，這些分子可作為炎症和免疫反應的生物標誌物。 抽血時的平均溫度為宜人的 75 華氏度（24 攝氏度），大多數溫度介於 69 至 80 華氏度（21 至 27 攝氏度）之間，但研究人員發現，在氣溫高於平均水平的日子裡，研究參與者出現了一系列炎症變化，這表明即使是輕微的熱量也導致免疫系統進入戰鬥模式並消耗寶貴的資源。 這些發現讓研究人員開始考慮全球氣溫快速上升對免疫功能的長期影響。
新的研究發現，較高的溫度似乎會喚醒通常在微生物入侵時才會被啟用的免疫系統第一反應者。 這些哨兵包括稱為細胞因子的訊號蛋白和多種型別的白細胞，即稱為自然殺傷 T 細胞的“第一道防線”和由稱為單核細胞的細胞組成的清理小組。 這些細胞水平升高是炎症的跡象，炎症是免疫系統防禦入侵者的一種方式。 如果長期持續，這種加重可能會對身體有害。
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研究團隊還觀察到人體適應性免疫反應的差異，這種反應是由像特種部隊一樣 действовать 針對特定入侵者的細胞產生的。 血液採集時氣溫較高的參與者 B 細胞數量較少，B 細胞是產生抗體的主力軍，它們識別特定的病原體並記住它們以備未來感染。
考慮到路易斯維爾在研究期間沒有經歷任何主要的高溫期，免疫變化令人震驚。 “我沒想到會看到這麼多細胞發生變化，這麼多標記物發生變化，尤其是在這種溫和的溫度升高的情況下，”該研究的第一作者、路易斯維爾大學醫學教授丹尼爾·W·裡格斯說。
此後，該市在 2019 年秋季和去年夏天經歷了酷熱的熱浪。 裡格斯預計，當人們經歷更極端的溫度時，免疫波動會更大。
其他專家表示，現在斷定生物分子的波動是良性的還是危險的還為時過早。 莎倫·埃文斯是羅斯威爾帕克綜合癌症中心腫瘤學教授，她沒有參與這項研究，她說：“我們不想過度解讀”觀察到的變化。 埃文斯稱這項研究“非常令人興奮”，它清楚地表明免疫系統中“正在發生一些事情”。
裡格斯團隊認為，如果經常被觸發，在較高溫度期間觀察到的炎症跡象可能會損害人的健康。 單核細胞會導致動脈粥樣硬化，即血管壁內斑塊積聚。 隨著時間的推移，這種積聚會導致心臟病發作或中風。
然而，熱量對人體抵禦病原體能力的影響尚不清楚。 該研究的研究人員表示，如果血液中巡邏的 B 細胞較少，人體可能會更容易受到感染。 埃文斯說，血液中 B 細胞計數較低可能意味著微小的戰士已經聚集在其他地方，可能是在脾臟或淋巴結的防禦位置，抗原或來自病原體的分子首先在那裡聚集。 儘管在這種情況下血液樣本可能表明 B 細胞較少，但身體已做好更好地應對病原體的準備。
埃文斯說，有時一些熱量可能是有幫助的。 她和其他研究人員在之前對小鼠和細胞培養物的實驗中表明，短期適度的熱暴露實際上可以增強免疫防禦能力，例如透過提高白細胞的流動性和免疫訊號分子的血液濃度。 研究人員認為，身體會發燒，以便在感染期間為免疫系統提供戰鬥優勢。
當然，長時間過多的熱量，無論是來自發燒還是環境，都可能是有害的。 長期發燒會使心臟和肺部等內部器官緊張，可能導致癲癇發作，並且在代謝上代價高昂。 來自環境的長期熱暴露會導致許多已知的健康問題，但埃文斯預測，當能量資源被轉移到冷卻身體而不是防禦身體時，它最終也可能關閉免疫力。 2019 年的一項研究表明，在 97 華氏度的圍欄中飼養一週以上的小鼠在感染流感病毒時免疫反應受損。 然而，這種熱暴露是極端的，並不代表人類通常經歷涼爽的夜晚和溫暖的白天的真實世界條件。
埃文斯說，問題是新研究中反映的免疫反應是否類似於由輕度發燒或嚴重熱浪引起的免疫反應。 “對免疫系統的影響將大不相同，”埃文斯說。 研究人員無法確定研究中的熱暴露對於路易斯維爾居民來說是溫和的還是有害的。 裡格斯說，雖然所有血液採集都是在室外進行的，但研究人員沒有追蹤參與者之前的行蹤。 參與者可能在手術前的大部分時間都在空調的舒適環境中度過，或者在室外完全暴露在惡劣天氣下。 這兩種情況都可能影響免疫系統，並淡化生物標誌物相關性的強度。
儘管如此，該研究暗示了免疫系統中可能對氣溫升高最敏感的方面。 未參與該研究的華盛頓大學氣候與健康研究員 克里斯蒂·埃比表示，這些發現提出了“有趣的問題”，例如身體對熱量的反應有多強烈和多快。 為了找到答案，研究人員需要在溫和的熱浪條件下進行受控動物研究，並在幾個月內透過天氣的變化監測人們的血液特徵。 這樣的實驗可以更有力地梳理出熱量如何影響免疫系統各種參與者的細微之處，並幫助為那些最容易受到這些影響的人提供更好的護理。
某些人群可能比其他人更容易受到高溫的影響，尤其是那些正在服藥的人、老年人和自身免疫性疾病患者，他們更無法承受進一步推動過度勞累的防禦系統。 埃比說，社會不公也可能加劇高溫的有害影響——居住在城市熱島或缺乏空調基礎設施的人們會更快地感受到高溫。 一種解決方案是建立綠地，綠地已被證明可以降低熱島的溫度並提供涼爽的陰影。 裡格斯計劃將研究結果作為基線，研究在路易斯維爾植樹幹預是否可以減輕熱浪的危害。
隨著地球在本世紀中葉加速走向全球變暖，比工業化前水平高出 2.7 華氏度（1.5 攝氏度），瞭解熱量如何塑造免疫環境對於預防和治療人類的熱應激至關重要。 “我認為我們才剛剛開始瞭解更高的溫度可能對熱浪和患者產生什麼影響，”埃文斯說。