纪录片《人体的微观世界》解说词文字稿丨第1集 信号分子

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以下是千问大模型（Qwen3-Max）修正后的字幕文本（未经人工校对）：

如今互联网已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。这个庞大的网络把世界各地的人们联系在一起，让人们的生活更加便利，也更有品质。而在我们的身体内，也有一个类似的信息网络。这个信息网络与互联网相似，它通过信息交流保障我们的生命活动。

借助先进的成像技术，我们能够越来越多地看到人体内部的微观世界，无数实时图像令人大开眼界。随着科学家们对人体内部运作机制的深入了解，新的研究领域也在不断出现。现在让我们开启对人体内部信息网络的探索之旅。

人体的构成和运作原理是怎样的呢？这个问题长期困扰着人类。数千年来，人们都在不断尝试解答它。

我们首先来到美国的一家医学研究所，拜访诺贝尔奖得主埃里克·贝齐格。“你好。”他开发出了全新一代的显微镜。“很高兴见到你。您能带我们去参观一下吗？”这项成果取得了技术上的巨大突破。这台显微镜能够让我们看到活细胞的三维动态成像。

这套精密的仪器看起来与常规的显微镜不同。它可以扫描非常微小的细胞，然后把细胞的三维成像呈现在电脑上。这是常规显微镜下的免疫细胞。这种细胞可以保护人体免受病原体的侵害。

我们用埃里克的显微镜看看现在。我们可以看到免疫细胞正在快速移动。把图像放大后，我们还能看到免疫细胞表面的突起。我们甚至可以从任何角度观察细胞的结构。这个画面里，绿色的免疫细胞正在追赶蓝色的癌细胞，红色的部分是免疫细胞释放的细胞因子，用来攻击癌细胞。

借助埃里克的显微镜，我们首次以超高分辨率观察到了人体内如此神奇的场面。

而在日本，显微技术也在不断发展。一家制造企业与一所大学开展合作，共同推进一项革命性的显微成像项目。这台设备可以获取任一器官的全方位图像，并能将其放大100万倍。数百张图像可以组成一幅超高分辨率的细胞三维图像。

这是一张肾的显微图像。肾负责尿液的产生。这个形似毛线球的结构叫作肾小球，它的直径约为0.2毫米。肾小球的表面有一些长着足突的细胞，这些足突之间的裂隙可以过滤尿液。

这是我们肠道的表面。肠道可以吸收营养，免疫细胞就藏在肠道中，随时准备抵御外来的病原体。

这些是脂肪细胞。借助显微镜，我们得以看清它们的真实形态。

技术方面的突破让我们能够观察到器官之间交换信息的情形。我们现在看到的是肠道内部的画面。通过内窥镜，我们可以看到肠壁上密布的肠绒毛。每根肠绒毛的长度只有1毫米左右。

我们再来近距离看看肠绒毛的表面。图中圈出的区域展示的是一个肠上皮细胞，它的直径只有10微米左右。细胞内部正发出微光。

别眨眼，看看接下来会出现什么。肠上皮细胞的内部不断释放出一种微粒。这就是这种微粒的样子，它的直径只有大约10纳米。这些微粒携带着肠道发出的信息，信息的内容是“食物来了”。

当食物进入肠道时，肠道就会释放这种微粒。它们通过血液前往身体各处。其他器官接收到信息后，会作出不同的反应，例如调节食欲或吸收营养。这就是肠道向整个身体发出信息以控制其他器官活动的方式。

器官可以传递出信息物质，即信号分子。它们跟随血液循环传播到人体各处。

这是一张手部的图像。这里的血管交织，形成了一个复杂的网络。在德国一家博物馆内，陈列着一具人体循环系统模型。这些遍布整个模型的红色都是血管。庞大的血液循环网为信号分子在器官之间往来提供了通道，就像是人体内的“信息高速公路”一样。

很长一段时间内，医学界普遍认为人体内只有大脑和其它少数几个器官会释放信号分子传递至身体的其它部位。这种信号分子就是我们常说的激素。

这是电子显微镜下脑细胞内部的图像。闪烁的部分就是激素分泌颗粒。研究人员意外地发现，激素分泌颗粒也出现在另一个器官的细胞中。这个器官就是负责向全身泵血的心脏。

心脏通过一种类似激素的物质向其他器官传递信息。这种物质被命名为心房利钠肽。当血压升高时，心脏会承受更大的压力。心房肌细胞这时就会释放大量心房利钠肽，向其他器官传递“心脏的压力负荷过重”的信息。

心房利钠肽顺着血管抵达身体各处。负责泌尿的肾接收到了这个信息。肾脏细胞可以捕获心房利钠肽。当肾接收到来自心脏的信息时，它就会增加尿液的分泌，这有助于身体排水、调节循环血量，从而降低心脏承受的压力。

我们可以看到，肾通过这种方式降低血压，帮助人体减轻了心脏的负担。心房利钠肽作为心脏的信号分子，在治疗疾病方面也发挥着重要作用。

这位患者在家中意外摔倒，被紧急送到了医院。他突发急性心力衰竭，血压还是很高，高压194，低压123。患者的情况危急，极高的血压让他的心脏承受着巨大的压力。

医生想到了一种特殊的药物：“能用人心房利钠肽吗？”这就是人工合成的心房利钠肽，相当于心脏释放的信号分子。人心房利钠肽降低了患者的血压，减轻了心脏的负担。

科学家发现，其他器官释放的信号分子也具有强大的功能。以泌尿器官肾为例，当血氧含量过低时，肾就会发出警报。骨骼收到了这条信息，随后骨内造血细胞开始增多，于是血液中红细胞的数量也开始增加，它们将氧气输送到身体各处。

骨内的细胞也在释放信号分子。它们同样通过血液遍及全身。各个器官收到这些信息后，便会以各自的方式作出反应，比如增强免疫力或提高记忆力。

即便是脂肪细胞，也会在体内脂肪含量过高时发出信号，让大脑抑制我们的食欲。

人体内部信息网络的发现推动了新药研发技术的发展。美国的一家研究机构与多所世界知名院校合作，启动了一个关于人体内部信息网络的研究项目。

这台仪器是用来培养各种人体器官细胞的。这是人的肝细胞。这些细胞由导管连接，而导管模拟的是人的血管。这是一个人体内部信息网络的微缩模型。一旦把各个器官的细胞全部连通，就会出现非常神奇的场景。

粉色的液体代表的是人体内的血液，它负责传递各个器官发出的信息，让器官可以彼此交流。通过这个项目，研究人员试图揭开器官交流背后的机制，以此来改进药物研发的方式。

而研发出的新药将被用于治疗一种致命的疾病，那就是癌症。

有数据显示，在日本，癌症是导致人们死亡的主要原因之一。来自日本的一支研究团队在癌症筛查方面取得的进展得到了全世界的关注。“我们很快就会推出一个能够更早诊断出多种癌症的方法。之后我们会在日本国内开展临床试验。”

癌症筛查的传统做法是根据癌症类型选用不同的检测方式，有时可能需要将仪器探入体内。一些癌症在早期很难发现。然而如今一种新的检测方式可以只通过一滴血对13种癌症进行早期筛查，筛查准确率可以高达95%。

这种检测是通过寻找特定的信号分子实现的，而这种信号分子据说就来自癌细胞。这个是癌细胞释放出的外泌体。这些微小的囊泡叫作外泌体，它们的直径不超过万分之一毫米。

癌细胞将信号分子藏在这些外泌体中，然后释放外泌体，让它们前往人体各处。研究人员发现，外泌体是癌细胞转移的重要推手。

以乳腺癌为例，通常癌细胞很难转移至大脑。但在外泌体的帮助下，这种转移成为可能。大脑内部的血管壁可以形成一道坚固的血脑屏障，癌细胞通常难以突破。而由乳腺癌细胞释放出的外泌体随着血液进入脑血管，血管内皮细胞没有察觉到这些外泌体来自癌细胞。外泌体突破血脑屏障后，会发出“打开屏障”的信号，为肿瘤细胞的进入创造有利条件。一旦乳腺癌细胞进入脑血管，它们就可以向脑组织转移了。

癌细胞是非常狡猾的。它们就像邮件病毒一样。如果你不小心打开了这样的邮件，那接下来的情况就比较麻烦了。我们的身体同样会成为恶意信息的受害者。

不过，这种滴血验癌的技术同样是利用了癌细胞释放出来的信号分子。研究人员发现，在不同癌症的癌细胞释放出的外泌体内，信号分子是不同的。通过识别外泌体中的信号分子类型，研究人员就能确定隐藏在体内的癌症是哪一种了。如果这个点变成红色，就说明检测出了早期癌症。

此外，研究人员还尝试利用人工智能来分析癌症患者血液中的外泌体类型。他们希望未来乳腺癌检测的准确率能够达到99%。

研究人员致力于在近几年内实现滴血验癌的普及。未来这项检测在日本普及后，我们就能更早地发现癌症并进行干预，这样就有望降低日本国内癌症的死亡率。这也正是他们的最终目标。

此外，在临床试验阶段，医学家已经开始利用信号分子来防止癌症转移。这个项目同样使用了心脏释放的信号分子——心房利钠肽。

研究人员发现，如果在癌症患者接受手术治疗后对其注射心房利钠肽，那么患者体内癌细胞的转移和癌症复发的概率会大大降低。

这些从心脏发出的信息向人体全身下达修复的指令。人体血管内的细胞实际上也会对心房利钠肽作出反应。当细胞接收到心房利钠肽后，意想不到的事情发生了。

图片中的血管壁出现了受损现象。如果这个区域的血流受到干扰，就会对心脏造成压力。而接收到心房利钠肽后，血管就开始修复这些受损部位，帮助缓解心脏的压力。

由此可见，心房利钠肽有助于修复全身上下的血管，从而起到阻止癌症转移的作用。

癌症手术后，一小部分癌细胞会随着血流在体内循环。这些癌细胞只能存活几天，因此它们通常不会构成威胁。然而如果血管受损，这些癌细胞便可轻易通过受损的血管进一步转移至其他部位。这就是癌症转移的重要途径之一。

不过，当把含有心房利钠肽的药物注射入患者体内后，血管便开始修复受损的血管壁。如此一来，癌细胞就无法进入血管，从而阻止了癌症的转移。

研究显示，癌症患者在术后使用心房利钠肽3天后，其体内癌细胞的转移得到了有效控制。2019年，日本已有多家医院开始了这项研究的临床试验。

由此可见，深入了解人体内部的信息网络对解决目前的医疗难题有很大帮助。

这些紧密排列的褶皱来自我们肠道的表面。这段影像拍摄于1983年，是非常珍贵的档案资料。当我们用高清技术重新处理这些图像后，就得到了惊人的细节画面。

这些图像被转换成4K超高清影像后，我们可以看到肠道表面是这样的。之前看不到的细节如今都展现在我们的眼前。比如这些在肠绒毛之间移动的小东西，你觉得它们是什么呢？

“太神奇了，看得真清楚。它们看起来很像细菌，我觉得这是芽孢杆菌。”没错，它们就是肠道菌群。过去研究人员认为肠道菌群是很难观察到的，但现在我们清楚地看到了它们。

这台超大型设备是一款显微镜，它是由一位日本科学家发明的。这款显微镜连接了一台8K超高清摄像机，可以捕捉到人体内部微观世界活动的画面。

这是摄像机拍到的一段影像。红色的部分就是流动的血液，而血管中移动的绿色小球就是免疫细胞。这段影像生动地展示了免疫细胞搜寻外来病原体的活动。

人们通过普通显微镜能观察到的东西很有限，而这台8K超高清显微镜呈现出来的画面分辨率是高清画面的16倍。因此，人们可以通过这款显微镜看到血块从生成到堵塞血管的全过程。这是一个巨大的突破。

这是一段大脑区域内神经元的影像。我们甚至可以看到神经元之间电脉冲的交互。“之前呢，我们只能观察到一小部分，周围的这些区域是看不到的。可是如果要想了解人体的运作机制，我们就必须看得更广。这样科学家们才能将这套机制研究得更透彻。”

对人体内部信息网络的进一步认识也让普通人的生活发生了很大的改变。

这是清水绘美。她从11岁起就患有一种严重的疾病。绘美得的是类风湿关节炎。“因为我的手已经变形了，所以我的手腕弯不了，这导致我经常握不住刀。”

日本有数十万人患有类风湿关节炎。这种病的症状表现为全身关节肿痛。随着时间的推移，患者的关节会变得畸形。

这些X光片显示了一位患者的手部在27年间的变化。我们可以看到，患者手部的关节逐渐变得畸形。随着病情的发展，骨与骨之间的间隙会变窄，最终间隙完全消失，导致剧烈的疼痛。

近30年来，绘美尝试了很多种治疗方法，但都没有什么效果。“因为过去很长一段时间都没有治疗类风湿关节炎的药，所以就算疼，我们也只能忍着。过去真的很难。我感觉十多年来自己都活在黑暗之中。我会担心自己的未来。我以前经常在想，我活着还有什么意义？”

研究发现，这种病可能是因为一些信号分子出现交流异常而引起的。这些异常和我们体内负责消灭病原体的免疫细胞有关。

让我们看看类风湿关节炎患者的关节内部。一个免疫细胞正在释放信号分子。这种信号分子是肿瘤坏死因子-α，它可以对外来物质做出预警。其他免疫细胞收到了预警信号，它们开始扩充队伍，做好应对外来物质的准备，同时它们也会发出警报。但这次它们错误地把关节组织当作外来有害物质，传播了错误的信息。这就导致了关节内紊乱。

大量的免疫细胞联合起来，它们变成了一种叫作破骨细胞的新型细胞。这种细胞开始破坏骨骼。这种错误信息的传播是目前已知的引起类风湿关节炎的原因之一。

病因的确定为治疗提供了新思路。几年前，绘美开始使用一种新型药物。这种药的效果显著，绘美的病情得到了有效控制。“血检结果的数据还是比较稳定的。”

药物经注射进入血液，渗入关节中。其中的有效成分附着在四处游动的肿瘤坏死因子-α上，阻止了它们进一步传播错误的警报。这种新药让绘美的关节间隙逐渐恢复正常。

“我们从根本上改变了治疗的方向，结果也超出了我的预期。”

这种治疗方式成功的关键在于用药快速且精准。日本已经开始使用这种新药来治疗类风湿关节炎，很多患者的症状得到了缓解。而对一些伴有衰弱症状的患者来说，他们的病情也有了很大好转，一些人甚至可以重返工作岗位。

“以前医生告诉我，我可能永远下不了床了，但没想到新药研发出来了，我现在完全不疼了，就像类风湿已经治好了一样。”

绘美的生活也发生了很大的变化。“怎么停下来了呢？”她实现了做妈妈的心愿。“我没想到自己可以结婚，甚至还能有自己的孩子。我试过那么多药物，但都没有什么作用，结果现在只要打一针，我就好了起来。我相信，未来还会有更先进的药物能够更好地控制类风湿关节炎。”

我们的器官每时每刻都在彼此交换信息，以维持我们的生命与健康。虽然你察觉不到这些活动，但它们确实在你的体内进行着。

全世界约有三分之一的成年人患有高血压。当前的研究显示，肾释放的信号分子发生紊乱是高血压发病的重要原因之一。这些信号分子发出了升高血压的命令。对此，医生们采用了一种全新的治疗方法，那就是通过控制信号分子来调节血压。

患有过敏性疾病的人群正在持续增长。过敏反应和体内的信息交换也有关系。比如食物过敏就与肠道菌群和免疫细胞之间的信息交换有关，可以对免疫细胞发号施令，停止过敏反应。