【“蒲公英杯”健康科普大赛】神奇的纤毛

神奇的纤毛（cilia），究竟是什么，长什么样？我们能看到它吗？能摸到纤毛吗？纤毛有啥神奇的本领？我们为啥要爱护保护纤毛？让我们带着好奇心走进纤毛的世界。

大家一听纤毛这个名字，就知道它个很小，“小家伙”要借助显微镜，在光学显微镜下才能看见。纤毛的发现最早可追溯到17世纪荷兰科学家Leeuwenhoak观察到的。随着显微镜技术的发展，人们发现纤毛在真核生物细胞表面广泛存在。伸出在细胞表面的毛发状的突起，就是纤毛。从低等生物的运动纤毛到人体呼吸道表面的纤毛，这些纤毛发挥着不同的功能。

纤毛长约5-10μm，粗约0.2μm，也就是说，大约35，000根纤毛握在一起才有一根中华2B铅笔一样粗，根部有一个致密颗粒，称基体。一个细胞可有1根到几百根纤毛。纤毛可分为两种，一种称为动纤毛（motile cilia）；另一种是初级纤毛（primary cilia），也称不动纤毛或者静纤毛。

那么，动、静纤毛有何区别？动纤毛，最常见的就是哺乳动物呼吸道内的动纤毛、还有孕育小宝宝的精子鞭毛等，其作用是“传递运输”。比如鼻腔中的纤毛，肉眼看不到，需要通过光学显微镜，但是你在每次抠鼻涕的时候实际上是能触摸到它的。因为鼻腔内大部分由黏膜覆盖，这些黏膜下层具有丰富的腺体，分泌出分泌物，对鼻腔有保护作用，同时，鼻腔黏膜表面有大量的纤毛细胞分布，每个纤毛细胞的表面有约200多根纤毛，尽管肉眼看不到，显微镜下是能看到，鼻粘膜分泌出来的分泌物会随着这些纤毛的摆动向后移动，如果没有来得及清除，干燥之后形成鼻屎。

鼻纤毛是上呼吸道抗感染的第一道防护线，鼻纤毛通过规律性地摆动，发挥它的运输作用，不断地将吸附了尘埃以及有害细菌的黏液痰运送至鼻咽部。鼻纤毛功能异常，如因受凉等因素摆动频率降低，则容易引发鼻黏膜感染。

鼻纤毛在感冒、鼻炎等鼻腔急、慢性感染可导致大量鼻纤毛的死亡。鼻纤毛的再生能力较弱，且易受外界或者身体因素的影响，如受凉、淋雨、怀孕、过度疲劳等，而降低摆动频率，从而降低鼻腔的排毒速度。此时，大量繁殖的细菌得以停留在鼻腔内。当鼻腔内菌群总量超过鼻腔生理防御系统的承受能力时，细菌将大量侵入血液而引发疾病，如感冒。感冒时，大量病菌以喷嚏、痰、唾液等形式排放到空气中，易造成吸入细菌的健康人群鼻腔中细菌过量，从而引发流行性感冒。

因为运动纤毛像船桨一样可以摆动，它可推动自身或周围液体的运动，所以它也可以是某些细胞本身的运动器官，比如是精子就依靠鞭毛推动自身前进，游到卵子中与之结合；某些细胞自身并不运动，但利用动纤毛带动周围的液体进行流动，如输卵管纤毛参与卵子的运输，脊髓纤毛参与脑脊液的循环。这就是运动纤毛。

静纤毛，如胆管细胞纤毛、胰管纤毛、视网膜中光受体连接纤毛等均属于不动纤毛，其作用是“接收传递信号”。因为不动，所以初级纤毛就像电线杆子一样杵在那里负责接收传递细胞内的信号，通过感受气味、声音、光、机械力等胞外信号，就比如，我闻到一阵香味，就是通过嗅觉感受器上的纤毛上的大量嗅觉相关的受体，接受到了气味分子的刺激传导嗅觉信号。接收到这些信号我就闻到了味道。还有一些细胞表面的初级纤毛还可参与调控细胞的分化、发育和增殖。

纤毛不是一成不变的，它有组装、伸长、静止和解聚期，纤毛的变化与细胞周期紧密相关，就像我们的头发和指甲一样，不断的长出新的，然后再脱落，新的再次生长，不断的变化。纤毛解聚意味着进入下一个细胞周期。

纤毛异常会引发很多人类疾病，研究者们将由纤毛相关基因突变、纤毛结构或功能缺陷引起的疾病称为纤毛病（ciliopathies）。如慢性呼吸道感染，小朋友经常出现感冒，出现咳嗽，和纤毛有关，当纤毛在呼吸道中无法正常摆动或运动时，导致纤毛无法有效地清除呼吸道中的黏液、细菌和颗粒物，会引起疾病，特别是运动纤毛不动症（primary ciliary dyskinesia，PCD），是一种遗传性疾病，主要影响了纤毛的结构或功能，导致纤毛无法有效地清除呼吸道中的黏液、细菌等物质，引起多种症状，包括：反复咳嗽和咳痰：由于纤毛无法将黏液从呼吸道清除，黏液在呼吸道中积聚，刺激咳嗽反射，导致反复咳嗽和咳痰。咯血：纤毛不动可能导致黏液和细菌在呼吸道中积聚，导致感染和炎症。炎症可能导致血管扩张和破裂，导致咯血。鼻塞和流涕：纤毛在鼻腔中的运动异常会导致鼻腔黏液积聚和鼻腔阻塞，引起鼻塞和流涕的症状。由于纤毛在上呼吸道、下呼吸道和鼻腔中的作用，PCD患者常常会出现多种呼吸道相关症状，如反复呼吸道感染、鼻窦炎、中耳炎等。因此，气道纤毛是我们呼吸道的重要防御屏障。充分调动气道纤毛的清除功能，及时排出黏液，就不会有上述症状了。

纤毛出现异常会出现很多问题，比如我们的不动纤毛不是起到一个“细胞天线”/“信号接收器”的作用吗，那就和我们手机信号一样，我们手机没信号了通常是因为什么原因？一种是手机的问题，一种是环境信号的问题，没信号了怎么办，上不了网，打不了电话，纤毛也一样，比如当它的接受神经发育信号的细胞出现纤毛结构或者功能异常就可能接收不到神经发育的信号，或者接收到错误的信号，就会出现神经发育异常。

初级纤毛可以转导多种重要的细胞信号，它通过感知细胞外环境而引起细胞反应。初级纤毛广泛存在于神经系统中，当初级纤毛结构或功能异常时，相关细胞信号通路中断，这将会引起神经系统疾病，如神经管畸形等疾病的发生。因此，我们一定要保护爱护保护纤毛。

文 | 王建华

编辑 | 宣传中心 郝洁

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