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BCSC 9 · Uveitis and Ocular Inflammation

Ch.2 Immunization and Adaptive Immunity: The Immune Response Arc and Immune Effectors 免疫作用與適應性免疫:免疫反應弧與免疫效應物

原書 p.31–50 · 考題 16 題 · 最後更新:

課本重點整理

依 BCSC 9 第 2 章自行摘要整理,非原文;p. 標示為原書印刷頁碼。

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一、定義與後天免疫概觀

Adaptive immunity(後天免疫)的本質

  • Adaptive(acquired)immunity(後天/獲得性免疫):對特定抗原的「學習而來」的反應,針對高度變異但具特異性的 antigenic epitope(抗原決定位);innate immune response(先天免疫反應)則是對 conserved molecular pattern(保守的分子模式)的反應。p.31–32
  • 後天免疫系統的目的:持續取樣抗原決定位、判斷其為 self(自體)或 nonself(非自體),再啟動免疫反應清除外來抗原。p.31–32
  • 把抗原刺激轉換成免疫反應,涉及免疫細胞(尤其 T 與 B lymphocytes(淋巴球))的活化,以及對該特定抗原發展出 immunologic memory(免疫記憶)。p.31
  • 後天免疫反應包含:antibody-mediated responses(抗體介導反應)、主要由 T lymphocytes 協調的 cell-mediated defense(細胞介導防禦),以及抗體與細胞合併的機轉。p.31
  • Cell-mediated responses(尤其 Th1、Th2、Th17 反應)與數種眼內發炎疾病的免疫病理相關。p.31

名詞定義

  • Antigen(抗原):被免疫系統辨識的物質。p.31
  • Epitope(抗原決定位):抗原上每一個可供抗體分子結合的特定部分;自體正常組織與外來(nonself)組織上都有抗原決定位⁠Q1069。p.31
  • 複雜的三維蛋白質具有多個可被辨識的 epitope,也有許多無法被辨識、對免疫系統而言「隱形」的部位。p.31
  • Immune response arc(免疫反應弧)=抗原與後天免疫系統的交互作用,可分 3 期:afferent(傳入)、processing(處理)、effector(效應)(Fig 2-1)。p.32

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  • 後天免疫針對「高度變異但特異」的 epitope;先天免疫針對「保守的分子模式」。p.31–32
  • 免疫反應弧 3 期的順序:afferent → processing → effector。p.32

二、Afferent phase(傳入期):抗原辨識與 HLA 呈現

抗原的辨識、運送與呈現

  • Afferent phase:抗原物質的初始辨識、運送與呈現給後天免疫系統;辨識由 antigen-presenting cells(APCs,抗原呈現細胞)開始,APC 在周邊部位結合抗原,接受刺激訊號(即 complement)後吞噬抗原⁠Q1070。p.32
  • 攝入抗原後,APC 經 afferent lymphatics(輸入淋巴管)遷移至區域淋巴結。p.32
  • APC 內 endocytic vesicle 中的蛋白質經酵素消化,產生 7–11 個 amino acids 的抗原決定位片段(Fig 2-2);每個片段結合在 APC 表面溝槽狀的 human leukocyte antigen(HLA,人類白血球抗原)上。p.32
  • 抗原肽+HLA 蛋白的組合由 T 淋巴球受體 CD4 與 CD8 辨識;不同 HLA 分子結合抗原肽的能力不同,因此 HLA type 決定可呈現給 T 淋巴球的抗原肽種類;特定 HLA alleles 是某些 uveitis(葡萄膜炎)的重要危險因子(詳見 Chapter 4)。p.32
  • HLA 屬於細胞表面醣蛋白家族 major histocompatibility complex(MHC,主要組織相容性複合體)蛋白;在人類,MHC 蛋白稱為 HLA 分子。p.32

HLA class I 與 class II

項目HLA class IHLA class II
分子HLA-A、-B、-CHLA-DR、-DP、-DQ
呈現對象CD8+ T lymphocytes(基本上即 cytotoxic T cells)CD4+(helper)T lymphocytes
表現細胞幾乎所有 nucleated cells(有核細胞)只有特定細胞:以 macrophages 與 dendritic cells 最重要;B lymphocytes 也可能作為 class II–dependent APC(尤其在淋巴結內)
處理的抗原一般處理宿主細胞自行合成的peptide 抗原(如病毒感染後細胞質內的病毒相關peptide)Class II–dependent APCs 被認為是處理細胞外蛋白抗原最有效率的 APC,即自外界吞噬而來者(如細菌或黴菌抗原)
結構(Fig 2-2)抗原片段結合於 α chain 形成的溝槽;第二條鏈 β2-microglobulin 在所有 class I 分子中恆定抗原片段結合於 α 與 β chains 形成的溝槽

出處⁠Q1014p.32–34

  • Class I 途徑(Fig 2-2A):APC 受病毒感染 → 細胞質合成病毒相關peptide → 經特化運輸系統送入 endoplasmic reticulum(ER,內質網)與 HLA class I 相遇 → CD8 受體辨識 fragment–class I 複合體 → 在 CD28-B7 等 costimulatory molecules(共刺激分子)與 cytokines 協助下,CD8+ T 細胞被 primed(部分活化);腫瘤細胞惡性轉化後產生的腫瘤抗原也以類似機轉被辨識⁠Q1014。p.33
  • Class II 途徑(Fig 2-2B):APC 把外源性抗原 endocytose 進入 ER 消化 → 片段結合 class II → CD4+ T 細胞受體辨識 → 經 CD28-B7 與 cytokines 協助而 primed。p.33
  • 呈現的抗原若被認為是 self(正常宿主蛋白)則不發生免疫反應;若宿主peptide 因腫瘤或病毒入侵而改變(altered self),則啟動免疫反應。p.32, p.34
  • 病毒感染、腫瘤,或僅是改變蛋白結構的基因突變,可能藉由刺激對正常宿主蛋白的不當免疫反應而誘發 autoimmunity(自體免疫)。p.34
  • Helper T 細胞的抗原受體只有在抗原與 class II 分子同時呈現時才辨識peptide 抗原。p.34

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  • 配對:class I(HLA-A、-B、-C)↔ CD8+;class II(HLA-DR、-DP、-DQ)↔ CD4+⁠Q1014。p.32, p.34
  • 分布:class I 在幾乎所有有核細胞;class II 只在特定細胞(macrophages、dendritic cells 最重要,B lymphocytes 也可能)⁠Q1014。p.32, p.34
  • Class I 一般處理宿主細胞自行合成的peptide(病毒感染細胞、腫瘤抗原);class II–dependent APC 被認為處理被吞噬的細胞外抗原(細菌、黴菌)最有效率⁠Q1014。p.32–34
  • 抗原片段長度 7–11 個 amino acids。p.32

三、Processing phase(處理期):Helper T 分化與 B 細胞活化

處理期的概念與前提

  • Processing phase:naive B 與 T lymphocytes(尚未遇過其特異抗原者)在淋巴結與脾臟內被 priming,把抗原刺激轉換成免疫反應;包括調控抗原與 naive 淋巴球的交互作用,隨後淋巴球活化(增生與分化)(Fig 2-3)⁠Q1070。p.34
  • 免疫處理的主要細胞是 CD4+ T lymphocyte;其受體只有在形成 trimolecular complex(三分子複合體)時才偵測到抗原:HLA class II 分子+處理過的抗原片段+T 細胞抗原受體;CD4 分子穩定結合並增強訊號。p.34
  • Helper T 細胞辨識特異抗原後被 primed(部分活化),獲得細胞分裂、cytokine 合成、表現 cell adhesion molecules 與 costimulatory molecules 等新功能。p.34
  • T 淋巴球合成與釋放免疫 cytokines,尤其 interleukin(IL)-2,經 autocrine(自泌)刺激,對初始活化的進展與 T 細胞功能分化至關重要。p.34
  • Fig 2-3:淋巴結內 3 大淋巴球亞群(B lymphocytes、CD4+、CD8+ T lymphocytes)與 NK(non-T, non-B)lymphocytes 被活化;naive CD8+ T 細胞成為 cytotoxic T lymphocytes(CTLs),non-T, non-B 淋巴球成為 NK lymphocytes(功能:殺死腫瘤與病毒感染細胞,nonantigen specific)⁠Q1070。p.35

Helper T-lymphocyte differentiation(輔助 T 細胞分化)

  • Priming 前,CD4+ T 細胞稱為 T helper(Th)-0;依所暴露的 cytokine 模式,可分化為至少 4 種功能亞型:Th1、Th2、Th17、T regulatory(Treg)(Fig 2-4);各亞型產生的特徵 cytokine 由亞型特異的 transcription factors 調控。p.34
  • Fig 2-4:初次在淋巴結 priming 後,CD4+ T 細胞進入組織部位再次遇到帶有處理後抗原的 APC;再刺激時局部環境中的 cytokines 決定其活化成哪一亞型。p.36
亞型環境中誘導 cytokines(Fig 2-4)釋放的 cytokines功能/相關疾病
Th1IL-12IFN-γ、IL-2、TNF-α、TNF-β參與清除細胞內病原,以及 cell-mediated 與 delayed hypersensitivity(遲發型過敏)反應;為典型的 DH effector cells,介導 IFN-γ 驅動的反應;Fig 2-3:抑制 Th2、促進 IgG1、IgG3 分泌
Th2IL-2、IL-4IL-4、IL-5、IL-13(不產生 Th1 cytokines)參與清除細胞外病原;在 asthma(氣喘)等過敏疾病致病中扮演重要角色;被認為發炎性較低,與對寄生蟲衍生抗原的 granuloma(肉芽腫)形成及 atopic disease 表現有關;Fig 2-3:抑制 Th1、促進 IgE 與 IgA 分泌
Th17IL-6、IL-21、IL-23、TGF-βIL-17、IL-21、IL-22、TNF-α參與對抗某些細胞外細菌與黴菌的免疫、在黏膜表面防禦中扮演角色;介導並維持發炎;相關 transcription factors 包括 ROR-γt 與 ROR-α;Fig 2-3 功能標示 autoimmunity
TregIL-2、TGF-βTGF-β、IL-10、IL-35抑制其他 T 細胞反應(Fig 2-3:suppressive immunity)

出處(Fig 2-3、Fig 2-4,已對照原頁圖)p.34–36

  • Th17 的促發炎 cytokines IL-17 與 IL-22 失調,被認為與 psoriasis、rheumatoid arthritis、multiple sclerosis、inflammatory bowel disease、Sjogren syndrome、Behcet disease、systemic lupus erythematosus 等全身發炎疾病,以及 uveitis 與 scleritis 的致病有關。p.36
  • Treg cells:對維持對 autoantigens(self antigens)的 peripheral tolerance(周邊耐受)不可或缺,藉此預防自體免疫疾病並限制慢性發炎性疾病;抑制對宿主有害的過度免疫反應、下調 autoreactive T cells⁠Q1083。p.37
  • Treg 的辨識:同時表現 CD4、CD25 與 Foxp3;抑制性 cytokines transforming growth factor β(TGF-β)與 IL-10 被認為是 Treg 作為發炎調節者之 effector function 的主動參與者⁠Q1083。p.37
  • Fig 2-4:primed CD4+ T 細胞進入組織部位、再次遇到呈現抗原的 APC,在環境中 IL-2、TGF-β 作用下發展為 Treg;BCSC 4 記載 lymphocytes 在 thymus(胸腺)(T cells)或 bone marrow(骨髓)(B cells)成熟⁠Q1083。p.36;BCSC 4 p.10
  • 抑制免疫系統的調節機制與促發炎反應之間的失衡,被認為是 uveitis 及許多免疫介導疾病的根本原因。p.37
  • 各 helper T 亞型的 cytokine 組合決定後續免疫處理、B 細胞抗體合成與細胞介導 effector 反應;Th1 產生的 IFN-γ 抑制 Th2 反應,Th2 產生的 IL-4 抑制 Th1 反應;Fig 2-4:Tregs 抑制其他 T 細胞反應⁠Q1076。p.36–37
  • 決定發展成 Th1 或 Th2 的過程尚未完全明瞭,推測變因包括:微環境中既有的 cytokines、抗原的性質與量、APC 種類;例如 macrophage APC 產生的 IL-12 可能優先誘導 Th1 反應。p.37

B-lymphocyte activation(B 細胞活化)

  • Helper T 細胞的主要功能之一是活化 B 細胞;B 細胞負責產生 antibodies(抗體)/immunoglobulin(Ig,免疫球蛋白),即可與誘發其合成之特定抗原或 epitope 結合的醣蛋白⁠Q1064。p.37
  • 抗體分子 Fab(fragment, antigen-binding)部分上的 epitope 特異結合位稱為 paratope⁠Q1069。p.37
  • Naive B 細胞表面表現 IgM 與 IgD,作為 B 細胞抗原受體;B 細胞藉表面抗體偵測完整抗原上的 epitope,不需經 APC 處理抗原。p.37
  • B 細胞抗原受體受適當刺激後,發生 helper T–B 細胞交互作用,使 B 細胞進一步活化與分化(細胞分裂、表現 accessory molecules、大量合成抗體);B 細胞分化的終末型為 plasma cell(漿細胞),分泌抗體⁠Q1064。p.37
  • Class switching(類別轉換):活化的 B 細胞可把表面 IgM 轉換為其他類別(如 IgG、IgA、IgE);需 heavy chain 的分子改變,並由 helper T 細胞釋放的特定 cytokines 調控:例如 IFN-γ 誘導抗原 primed 的 B 細胞由 IgM 轉為產生 IgG1;以 IL-4 處理則誘導由 IgM 轉為 IgE。p.37

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  • Th0 可分化成「至少 4 種」亞型(Th1、Th2、Th17、Treg);p.44 敘述 DH T lymphocytes 時則把 helper T 分為 Th1、Th2、Th17 三個 subset。p.34, p.44
  • Th1:細胞內病原、DH;Th2:細胞外病原、過敏(asthma)。Th2 產生 IL-4、IL-5、IL-13,不產生 Th1 cytokines。p.34–35
  • Treg 標記為 CD4、CD25、Foxp3 三者同時表現;抑制性 cytokines TGF-β 與 IL-10 被認為是其 effector function 的主動參與者;功能為維持對自體抗原的 peripheral tolerance⁠Q1083。p.37
  • IFN-γ(Th1)抑制 Th2;IL-4(Th2)抑制 Th1⁠Q1076。p.37
  • IFN-γ 誘導抗原 primed 的 B 細胞 IgM → IgG1;IL-4 誘導 IgM → IgE。p.37
  • B 細胞以表面抗體直接辨識完整抗原上的 epitope,不需 APC 處理;T 細胞則需 HLA 呈現處理後的片段。p.32, p.37

四、Effector phase(效應期)

  • 後天免疫反應的目的——清除或中和外來抗原——在 effector phase 完成。p.38
  • 抗原特異的 effectors 分 2 大類(Fig 2-5):① T lymphocytes(包括 delayed hypersensitivity 與 cytotoxic T lymphocytes);② B lymphocytes 及其衍生 plasma cells 產生的抗體。p.38
  • 第三類 effector 淋巴球——non-T, non-B lymphocytes——包括 natural killer cells、lymphokine-activated cells 與 killer cells。p.38
  • Effector 淋巴球需接觸抗原 2 次才能發揮最大效果:第一次(priming/activation)在淋巴結;第二次(restimulation)在抗原來源的周邊組織。p.38
  • Delayed hypersensitivity T lymphocytes 通常表現 CD4,釋放 IFN-γ 與 TNF-β;cytotoxic T lymphocytes 表現 CD8,殺死腫瘤細胞與病毒感染的宿主細胞。p.38
  • B 細胞 effector 反應由 plasma cells 產生的抗體介導;抗體釋入 efferent lymph(輸出淋巴,淋巴結下游),再流入靜脈循環;與特定 epitope 結合後,介導 opsonization(調理作用)以利吞噬、經 classical pathway(古典路徑)活化 complement 等效應。p.38–39
  • Fig 2-5:組織部位既是免疫反應的起點,也是免疫反應弧完成之處(effectors 自淋巴結釋入循環後在組織遇到抗原);後天免疫最重要的 3 種 effector 機轉:CTLs、DH T lymphocytes(CD4+)、B 細胞衍生的抗體產生 plasma cells。p.38

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  • 第一次接觸(priming)在淋巴結,第二次(restimulation)在抗原來源的周邊組織。p.38
  • DH T 細胞通常 CD4+(IFN-γ、TNF-β);CTL 為 CD8+。p.38

五、Primary 與 secondary immune response(初次與再次免疫反應)

  • Immunologic memory(免疫記憶)是後天免疫最具特色的特徵;protective immunization(保護性預防接種)是此現象的原型範例⁠Q1074 Q1064。p.39
  • 對照:先天免疫反應是即時的、不需事先接觸該外來物質,由辨識多種病原與致病刺激共同特徵的 germline-encoded receptors 驅動,產生的生化介質與 cytokines 招募 innate effector cells(尤其 macrophages 與 neutrophils);NK cells(non-T, non-B 淋巴球的一個亞群)與 γδ T cells 是參與先天免疫反應的兩類淋巴球⁠Q1074 Q1070。BCSC 9 p.8
  • 第二次或之後遇到抗原時的反應稱 anamnestic response(回憶反應),其調控方式與第一次不同。p.39
  • Primary response 的處理期:相對稀少的抗原特異細胞——或許 1/100,000 個 B lymphocytes、或許 1/10,000 個 T lymphocytes——必須接觸適當呈現的抗原;這些細胞從完全靜止的 naive 狀態被刺激,需要數天。p.39

為快速而強的 secondary response 鋪路的事件

  • Clonal expansion(株系擴增):刺激後淋巴球分裂,大幅增加抗原反應性 T 與 B 細胞數量,並遷移到其他可能遇到抗原的部位。p.39
  • Memory cells(記憶細胞):移除抗原後,primary response 中被活化的 T 與 B 細胞逐漸回到靜止狀態但不再是 naive,保有在抗原暴露後 12–24 小時內再活化的能力⁠Q1064。p.39
  • Memory lymphocytes 比 naive 淋巴球表現較高量的某些 cell adhesion molecules(如 integrins),有利於 homing(遷移進入目標組織)。p.39
  • Primary response 產生的 IgM 可能太大而無法被動滲入周邊部位;class switching 後,IgG 或其他 isotype 可被動滲入或在局部產生,立即結合抗原、觸發快速的 secondary response。p.39
  • 某些情況(如 mycobacterial infection)低劑量抗原可能留在淋巴結或部位,造成對 T 與 B 細胞慢性、低程度的抗原刺激。p.39

Clinical Example 2-1:結核的初次與再次反應

  • Primary afferent:alveolar macrophages 在肺內攝入 Mycobacterium tuberculosis,運送到 hilar lymph nodes(肺門淋巴結);T、B 細胞 primed 時肺門淋巴結腫大。p.39–40
  • Primary effector:primed T 細胞再循環進入受感染的肺,與吞噬細菌的 macrophages 交互作用,釋放 cytokines 使鄰近 macrophages 分化為 epithelioid cells,融合成 giant cells,最終形成 caseating granulomas(乾酪性肉芽腫);同時部分 effector T 細胞成為不活化的 memory T 細胞。p.40
  • Tuberculin skin test(結核菌素皮膚試驗)是皮膚內 secondary response 的應用:purified protein derivative(PPD,取自 nontuberculous mycobacteria 的純化抗原)注射後被 dermal macrophages 攝取(afferent)→ macrophages 遷移至引流淋巴結,memory T lymphocytes 再活化(processing)→ 再活化的 memory T 細胞 home 到真皮,在注射部位遇到抗原與 macrophages 而完全活化、釋放 cytokines(effector)⁠Q1022。p.40
  • 於 24–72 小時內,cytokines 誘導更多 lymphocytes 與 monocytes 浸潤及 fibrin clotting,形成 TB 皮膚試驗典型的硬結,稱為 tuberculin form of delayed hypersensitivity⁠Q1022。p.40

易錯陷阱

  • 免疫記憶是後天免疫最具特色的特徵;先天免疫為即時反應、不需事先接觸⁠Q1074。p.39;BCSC 9 p.8
  • Primary response 中抗原特異細胞比例:B 細胞或許 1/100,000、T 細胞或許 1/10,000。p.39
  • Memory cells 可在抗原暴露後 12–24 小時內再活化;PPD 硬結反應在 24–72 小時內形成;DH 反應在抗原暴露後 12–48 小時達最大(p.44)。p.39–40, p.44
  • PPD 試劑取自 nontuberculous mycobacteria;PPD 皮膚反應屬再次反應中 memory T 細胞再活化⁠Q1022。p.40

六、後天免疫 effector responses 的分類

  • Gell and Coombs(1962):後天免疫觸發的發炎反應 4 種機轉,即過敏反應 types I–IV:anaphylaxis、antibody-dependent cellular cytotoxicity、immune complex-mediated reactions、cell-mediated reactions;熟悉此分類對理解較舊文獻很重要。p.40
  • 較精確的做法是把後天免疫的 effector responses 分為 3 大類:① antibody-mediated effector responses(抗體介導);② lymphocyte-mediated effector responses(淋巴球介導):delayed hypersensitivity、cytotoxic lymphocytes;③ combined antibody and cellular mechanisms(抗體與細胞合併機轉)⁠Q1084。p.40
類別內容(本章段落)
Antibody-mediatedImmunoglobulin 結構與功能、local antibody production、chronic Arthus reactionp.41–44
Lymphocyte-mediatedDelayed hypersensitivity T lymphocytes(Th1/Th2 DH);cytotoxic lymphocytes(CTLs、NK cells)p.44–48
Combined antibody and cellularADCC;acute IgE-mediated mast cell degranulationp.48–49

出處⁠Q1084p.40–49

易錯陷阱

  • 3 大類名稱:antibody-mediated、lymphocyte-mediated(DH、cytotoxic lymphocytes)、combined antibody and cellular mechanisms⁠Q1084。p.40
  • Immediate hypersensitivity 以前稱 Gell and Coombs type I(anaphylaxis)。p.40, p.48

七、Antibody-mediated effector responses(抗體介導效應反應)

Immunoglobulin 的結構

  • Immunoglobulin 有 5 大類(isotypes,同型):M、G、A、E、D;IgG 與 IgA 再分 subclasses:IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1、IgA2⁠Q1069。p.41
  • 基本結構 monomer(單體)由 4 條共價鍵結的醣蛋白鏈組成:2 條相同的 light chains(kappa κ 或 lambda λ)+2 條相同的 heavy chains;每個 monomer 約 150,000–180,000 Da。p.41
  • Heavy chain 的種類決定 isotype 或 subclass。p.41
  • In vivo 時 IgM 可形成 pentamers 或 hexamers,IgA 在分泌物中可形成 dimers,故這兩類的實際分子大小遠大於其他類。p.41
  • 每個分子有 2 個 Fab region,含抗原結合 domain(variable region,變異區);另一端位於 heavy chain 的 Fc(fragment crystallizable)部分,是 effector cells 的附著處,也是其他 effector 功能所在,例如 complement fixation(IgG3)、與 secretory component 結合以穿過上皮分泌至淚液(IgA)。p.41

Table 2-1:Immunoglobulin isotypes 的結構與功能

Isotype占血清總 Ig 比例結構特徵功能
IgD<1%大多在 B 細胞表面B 細胞抗原受體
IgM5%大多在 B 細胞表面或血管內B 細胞抗原受體、agglutination(凝集)、neutralization(中和)、intravascular cytolysis、classical complement pathway 活化
IgG77%血管內、組織中;穿過胎盤Cytolysis(IgG1、IgG3)、ADCC(IgG2、IgG3)、agglutination(IgG3)、neutralization(IgG4)、classical complement pathway 活化(IgG1、IgG3)
IgE<1%大多在皮膚或黏膜;與 mast cells 結合Mast cell degranulation(去顆粒)
IgA18%在黏膜分泌物中;於上皮下組織結合 secretory component,以穿上皮運輸並免於蛋白水解Mucosal immunity、neutralization、alternative complement pathway 活化

出處(Table 2-1,已對照原頁圖;Fig 2-3 圖示中 IgG4 標為 Agglutinize,與 Table 2-1 的 neutralization 標示不同)p.35, p.42

Immunoglobulin 的功能差異

  • 人類 IgM 與 IgG3 是良好的 complement 活化者,IgG4 則不是。p.43
  • 只有 IgA 能結合 secretory component 並主動進入黏膜分泌物。p.43
  • 意義:兩個結合抗原能力相同但 isotype 不同的抗體,會產生不同的 effector 與發炎結果。p.43

Terminology(術語)

  • Clonality:每個 B 細胞產生獨特、只辨識單一抗原構形的 Fab;單一 B 細胞經 clonal expansion 形成辨識同一 epitope 的相同 B 細胞群,稱 monoclonal population。p.43
  • Infliximab、adalimumab、rituximab 等生物製劑是針對免疫分子的重組 monoclonal antibodies;但典型免疫反應是 polyclonal response,因許多 B 細胞辨識同一物質上的不同 epitopes 並同時 clonal expansion。p.43
  • Idiotypes(課本此段標題):抗體本身是蛋白質,也可具抗原性;抗體上的抗原部位稱為 idiotopes,以區別於外來分子上的抗原部位 epitopes⁠Q1069。p.43
  • Anti-idiotypic antibodies 可能作為免疫調節的回饋機制,對現代生物製劑有臨床意義:infliximab 是對抗 TNF-α 的 monoclonal chimeric(鼠與人嵌合)抗體,用於治療某些 uveitis;其療效可能因產生中和其 TNF-α 結合位的 anti-idiotypic antibodies 而受限。p.43

B 細胞浸潤組織與局部抗體產生

  • 持續的抗原刺激下,B 細胞可浸潤免疫反應部位;若變成慢性,則形成 plasma cells,局部產生針對誘發抗原的特異抗體;抗原已知或疑似(如推定感染)時,評估局部抗體產生可作為診斷檢查。p.43
  • Goldmann-Witmer(GW)coefficient(係數)(Clinical Example 2-2):用來區分眼內局部產生抗體與抗體自血液被動滲漏入眼內;計算方式:GW=(眼內特異 IgG/眼內總 IgG)÷(血清特異 IgG/血清總 IgG)⁠Q990 Q1107。p.43
  • Quentin 與 Reiber:Fuchs uveitis syndrome 患眼房水對 rubella virus 的眼內 IgG 效價較對照組顯著升高;平均 GW 係數於 Fuchs uveitis syndrome 為 20.6,對照組 <1.5。p.44
  • ARN(acute retinal necrosis,急性視網膜壞死)以臨床診斷;房水或玻璃體的 PCR 可用來確定病因,已大致取代 viral culture、intraocular antibody titers 與 serology⁠Q990 Q1107。BCSC 9 p.260
  • Chronic Arthus reaction(慢性 Arthus 反應):抗原持續存在於某部位,加上特異 B 細胞浸潤與局部抗體形成,可產生慢性發炎反應;組織學常見淋巴球浸潤、plasma cell 浸潤與 granulomatous 特徵;可能參與 rheumatoid arthritis 等以致病性抗體為特徵的慢性自體免疫疾病之病理生理。p.44

易錯陷阱

  • 名詞並列:epitope=抗原上可供抗體結合的部分;paratope=抗體 Fab 上的 epitope 特異結合位;idiotope=抗體本身的抗原部位;isotype=Ig 的類別(M、G、A、E、D)⁠Q1069。p.31, p.37, p.41, p.43
  • 血清 Ig 比例:IgG 77% > IgA 18% > IgM 5% > IgD、IgE 各 <1%。p.42
  • Table 2-1:IgG 穿過胎盤;IgA 活化 alternative complement pathway;IgM 與 IgG1、IgG3 活化 classical pathway。p.42
  • IgM、IgG3 是良好的 complement 活化者,IgG4 不是;只有 IgA 能結合 secretory component。p.43
  • GW 係數比較的是「眼內特異 IgG/眼內總 IgG」與「血清特異 IgG/血清總 IgG」的比值⁠Q990 Q1107。p.43

八、Lymphocyte-mediated:Delayed hypersensitivity(遲發型過敏)

DH 的基本機轉

  • Delayed hypersensitivity(DH)是淋巴球觸發發炎的原型後天免疫機轉,在 secondary immune responses 中特別強。p.44
  • 先前 primed 的 DH CD4+ T 細胞離開淋巴結、home 到抗原持續存在的局部組織,經特異 priming 抗原與表現 HLA class II 的 APC 再刺激而活化;完全活化後分泌介質與 cytokines,招募並活化 macrophages 和/或其他非特異白血球。p.44
  • 「Delayed」指反應在抗原暴露後 12–48 小時達到最大。p.44
  • DH T 細胞可依分泌的 cytokines 比照 helper T 分群(Th1、Th2、Th17)。p.44

Th1-mediated DH

  • 實驗上,Th1 cytokines,尤其 IFN-γ(又稱 macrophage-activating factor)與 TNF-α,活化 macrophages 分泌發炎介質並殺死病原,放大發炎。p.44
  • Th1-mediated DH effector 機轉被認為產生:典型 DH 反應(如 PPD skin reaction)、對細胞內感染(如 mycobacteria、Pneumocystis)的反應、對黴菌感染的反應、大多數嚴重的 T 細胞介導自體免疫疾病、chronic transplant rejection(慢性移植排斥)⁠Q1022。p.44–45

Table 2-2:可能涉及 Th1-mediated DH effector 機轉的眼部發炎疾病

部位疾病推定抗原
Conjunctiva(結膜)Contact hypersensitivity to contact lens solutions(隱形眼鏡藥水接觸性過敏)Thimerosal 或其他化學物
Giant papillary conjunctivitis(GPC,巨大乳突結膜炎)Unknown
Phlyctenulosis(泡性結膜炎)Bacterial antigens
Cornea and sclera(角膜與鞏膜)Chronic allograft rejection(慢性異體移植排斥)Histocompatibility antigens
Marginal infiltrates of blepharitis(眼瞼炎的邊緣浸潤)Bacterial antigens
Disciform keratitis after viral infection(病毒感染後圓盤狀角膜炎)Viral antigens
Anterior uvea(前葡萄膜)Acute anterior uveitis(急性前葡萄膜炎)Uveal autoantigens、bacterial antigens
Sarcoidosis-associated uveitis(類肉瘤病相關葡萄膜炎)Unknown
Idiopathic intermediate uveitis(特發性中間葡萄膜炎)Unknown
Retina and choroid(視網膜與脈絡膜)Sympathetic ophthalmia(交感性眼炎)Uveal or retinal autoantigens
Vogt-Koyanagi-Harada syndrome(VKH,小柳原田症候群)Uveal or retinal autoantigens
Birdshot chorioretinopathy(鳥槍彈脈絡膜視網膜病變)Retinal or uveal autoantigens
Orbit(眼窩)Acute thyroid orbitopathy(急性甲狀腺眼窩病變)Probably thyrotropin receptor
Giant cell arteritis(巨細胞動脈炎)Unknown

出處(Table 2-2,已對照原頁圖)⁠Q1063 Q1068 Q1122 Q1075 Q1022p.45

Th2-mediated DH

  • Th2 subset 的 DH 細胞分泌 IL-4、IL-5 等 cytokines:IL-4 可誘導 B 細胞合成 IgE;IL-5 可在局部招募並活化 eosinophils(嗜酸性球);IL-4 也可誘導對寄生蟲衍生抗原的 granuloma 形成⁠Q1068。p.45
  • Th2-mediated DH 機轉被認為在下列扮演主要角色:response to parasitic infections(對寄生蟲感染的反應)、late-phase responses in allergic reactions(過敏反應的晚期反應)、asthma、atopic dermatitis 或其他 atopic disease 表現⁠Q1068。p.45
  • Granulomatous form of DH(肉芽腫型 DH):某些感染原持續存在(尤其 APC 細胞內的細菌,以及某些細胞外寄生蟲),可造成具 granuloma 與 giant cells 的破壞性硬結。p.45
  • Immune complex 沉積,以及對重金屬或異物反應的 innate immune mechanisms,也可造成 granulomatous inflammation,此時發炎級聯(導致 DH)在缺乏特異 T 細胞下被觸發。p.45
  • 大多數懷疑 T 細胞反應參與的臨床疾病(尤其 multiple sclerosis、rheumatoid arthritis 等自體免疫疾病),確切免疫機轉仍高度推測性。p.45

Clinical Example 2-3:Toxocara granuloma(Th2 DH)

  • Toxocara canis 是線蟲類寄生蟲,感染全球最多 2% 的兒童;偶爾產生發炎性玻璃體視網膜表現(Chapter 12)。p.46
  • 人類經攝入具活性的 T canis 蟲卵感染,蟲卵在腸道內發育成 larvae(幼蟲);動物模型與人類其他部位線蟲感染的免疫病理顯示,primary immune response 可能始於腸道。p.46
  • Primary processing phase 產生強烈的 Th2 反應,形成 primary effector response:產生 IgM、IgG、IgE 抗體及 DH T 細胞。p.46
  • 經 immune evasion,少數幼蟲可經血行散播至脈絡膜或視網膜,再侵入視網膜和/或玻璃體。p.46
  • 眼內針對幼蟲抗原的 Th2-mediated T 細胞 effector 反應釋放 Th2 cytokines,誘導 eosinophil 與 macrophage 浸潤,形成眼內特徵性的 eosinophilic granuloma(嗜酸性肉芽腫)⁠Q1122 Q1063 Q1068 Q1022。p.46
  • 抗幼蟲 B 細胞可浸潤眼內並分泌各種 immunoglobulins,尤其 IgE;eosinophils 可部分經 Fc receptors 辨識結合於寄生蟲上的 IgE 或 IgG,在幼蟲附近釋放含 antiparasitic cationic protein 的細胞毒性顆粒,機轉類似 ADCC。p.46

Clinical Example 2-3:Sympathetic ophthalmia(Th1 DH)

  • Sympathetic ophthalmia:一眼穿透性外傷後發生的雙側 granulomatous panuveitis(肉芽腫性全葡萄膜炎)(Chapter 10);是少數可把自體免疫直接連結到起始事件的人類疾病之一。p.46
  • 多數病例中,穿透傷啟動免疫反應的 afferent phase;確切致病機轉不明,主要假說:外傷造成 ① 對自體抗原的 de novo primary immunization(可能因原本隔離的葡萄膜抗原經傷口外露,在結膜或眼外部位啟動免疫反應),以及 ② 視網膜、RPE 與葡萄膜的免疫微環境改變,使眼內免疫反應得以克服局部抑制機制。p.46
  • 發炎 effector 反應一般認為由針對葡萄膜或視網膜抗原的 Th1-mediated DH 機轉主導,病程早期以 CD4+ T 細胞為主;granuloma 中也有大量活化的 macrophages,受影響患者玻璃體中可測得 Th1 cytokines⁠Q1075。p.46

易錯陷阱

  • Table 2-2 列為可能涉及 Th1-mediated DH effector 機轉的眼病:GPC、phlyctenulosis、contact lens solution 過敏、chronic allograft rejection、marginal infiltrates of blepharitis、disciform keratitis after viral infection、acute anterior uveitis、sarcoidosis-associated uveitis、idiopathic intermediate uveitis、sympathetic ophthalmia、VKH、birdshot chorioretinopathy、acute thyroid orbitopathy、giant cell arteritis⁠Q1063 Q1068 Q1122 Q1075。p.45
  • Clinical Example 2-3 把 Toxocara granuloma 標為 Th2 DH、sympathetic ophthalmia 標為 Th1 DH⁠Q1122 Q1063。p.46
  • Th2-mediated DH 被認為扮演主要角色的:寄生蟲感染反應、過敏晚期反應、asthma、atopic dermatitis⁠Q1068。p.45
  • Uveitis-glaucoma-hyphema(UGH)syndrome 與某些 intraocular lenses(IOLs)的存在有關;其致病機轉似與 innate immunity(先天免疫)活化有關,可能機轉是對虹膜或睫狀體的機械性摩擦或創傷觸發 cytokine 與 eicosanoid 合成⁠Q1075 Q1022。BCSC 9 p.12–13
  • PPD 皮膚反應稱 tuberculin form of DH;Th1-mediated DH 機轉被認為產生典型 DH 反應(如 PPD skin reaction)⁠Q1022。p.40, p.44

九、Lymphocyte-mediated:Cytotoxic T lymphocytes 與 NK cells

Cytotoxic T lymphocytes(CTLs,細胞毒性 T 細胞)

  • CTLs 是帶 CD8 標記的抗原特異 T 細胞亞群,特別擅長殺死腫瘤細胞與病毒感染細胞;也可介導移植排斥與某些自體免疫⁠Q1014。p.47
  • 多數情況下,CTL 的理想抗原是細胞內蛋白(天然存在或因病毒感染而產生)⁠Q1014。p.47
  • CTLs 似乎需要 CD4+ helper T 細胞訊號協助才能完全分化;達到最大殺傷可能也需要局部 CD4+ T 細胞與標靶細胞上其他 costimulatory molecules。p.47
  • 殺傷方式 2 種(Fig 2-7):① 「Assassination」(暗殺):釋放 pore-forming protein perforin,插入細胞膜造成 osmotic lysis;② 「Suicide」induction(誘導自殺):以 CD95 ligand(FasL)活化標靶細胞的 CD95 receptor(Fas),誘導 apoptosis(凋亡);另外 CTL 也可釋放 TNF 等 cytokines 誘導 apoptosis。p.47
  • CTLs 在腫瘤或感染組織內產生低程度的淋巴球浸潤,通常殺傷時不造成明顯發炎。p.47

Natural killer(NK)cells(自然殺手細胞)

  • NK cells 是 non-T, non-B lymphocytes 的一個亞群,以與 CTLs 相同的分子機轉殺死腫瘤細胞與病毒感染細胞⁠Q1070。p.48
  • 與 CTLs 不同,NK cells 沒有特異的抗原受體,也不需要 priming 或事先活化;而是表現多種 activating 與 inhibitory receptors,訊號平衡決定活化或抑制⁠Q1070。p.48
  • Activating receptors 觸發 NK 細胞殺死缺少 HLA class I 分子或呈現不當分子的標靶細胞;inhibitory receptors 藉辨識「應該存在」的配體,避免 NK 細胞任意攻擊健康宿主組織。p.48

易錯陷阱

  • CTL:CD8+、抗原特異、需 priming;NK:non-T, non-B、無特異抗原受體、不需 priming⁠Q1014 Q1070。p.47–48
  • Perforin → lysis(assassination);FasL–Fas 或 TNF 等 cytokines → apoptosis(suicide)。p.47
  • NK activating receptors 觸發 NK 細胞殺死缺少 HLA class I 分子或呈現不當分子的標靶細胞。p.48

十、Combined antibody and cellular mechanisms:ADCC 與 IgE 介導 mast cell 去顆粒

Antibody-dependent cellular cytotoxicity(ADCC,抗體依賴性細胞毒性)

  • 抗體可結合細胞相關抗原(如腫瘤或病毒抗原),但若不屬於能活化 complement 的 subclass,可能無法直接誘導細胞毒性;此時各種白血球可辨識結合抗體露出的 Fc domain,啟動 degranulation 與 cytokine 產生等細胞毒性機制。p.48
  • 傳統上 ADCC 由一群 large granular(non-T, non-B)淋巴球——killer cells——介導,以類似 CTL 的方式誘導細胞死亡;killer cell 本身非特異,經與特異抗體交互作用而獲得抗原特異性。p.48
  • Macrophages、NK cells、某些 T 細胞與 neutrophils 也可經其他 Fc receptor 參與 ADCC;eosinophils 也可能有 IgE-dependent 形式的 ADCC。p.48
  • ADCC 推定在腫瘤免疫監視、抗微生物防禦、移植排斥及某些自體免疫疾病(如 cutaneous systemic lupus erythematosus)中重要;但在 uveitis 中可能不扮演重要角色,雖然可能參與抗寄生蟲免疫。p.48

Acute IgE-mediated mast cell degranulation(急性 IgE 介導肥大細胞去顆粒)

  • Mast cells 經對 IgE 特異的 high-affinity Fc receptor(高親和力 Fc 受體)把 IgE 結合在表面,使其抗原辨識部位朝外;2 個相鄰 IgE 分子與特定 allergen 結合即造成去顆粒,於數分鐘內釋放預先形成與新合成的介質⁠Q1021。p.48
  • 此急性發炎反應稱 immediate hypersensitivity(立即型過敏),以前稱 Gell and Coombs type I 或 anaphylaxis⁠Q1021。p.48
介質類別內容
Preformed(預先形成)Histamine、serotonin、proteoglycans(heparin)、neutral proteases(tryptase、chymase)、chemotactic factors(eosinophil、neutrophil 或 monocyte)、可能還有 basic fibroblast growth factor
Newly generated(新合成)Arachidonic acid 代謝物:prostaglandin D2、leukotrienes、thromboxane;Th2 cytokines(IL-4、IL-5、IL-13)、TNF-α、IL-1、CCL2

出處p.48

  • 介質釋放造成 vasodilation(血管擴張)、微血管通透性增加、支氣管與腸胃道平滑肌收縮、黏膜部位黏液分泌增加。p.48
  • Mast cell 衍生的 cytokines 參與過敏反應的 late phase(晚期):活化內皮細胞,招募 eosinophils 等發炎細胞至過敏反應部位,使發炎持續。p.48–49
  • 嚴重時可產生全身反應,從全身皮膚病灶(erythema、urticaria、angioedema)到嚴重血管通透性改變(血漿滲入組織)、呼吸道阻塞或 hypotensive shock(低血壓休克)。p.49
  • 以 diphenhydramine 等 antihistamine 治療急性過敏反應,說明 histamine 在立即型過敏反應中的核心角色。p.49

易錯陷阱

  • Mast cell 以 IgE 特異的 high-affinity Fc receptor 結合 IgE;2 個相鄰 IgE 與特定 allergen 結合造成去顆粒⁠Q1021。p.48
  • Prostaglandin D2、leukotrienes、thromboxane 是「新合成」介質;histamine、heparin、tryptase、chymase 是「預先形成」介質。p.48
  • ADCC 在 uveitis 中可能不扮演重要角色,但可能參與抗寄生蟲免疫。p.48

本章考點

考同一個觀念的考題歸成一個考點,依題數排序;點開看題號與涉及的章節。考題內容在下方「考題」,需要登入。看全部考點總覽

Th1/Th2 遲發型過敏反應3 題

題號Q1063Q1068Q1122

考法
  • Q1063問哪種眼部發炎疾病不屬 Th1 介導的遲發型過敏反應
  • Q1068問哪種病況會產生 Th2 介導的反應
  • Q1122問哪種疾病屬於 Th2 delayed hypersensitivity

章節BCSC 9 Ch.1BCSC 9 Ch.2

本章考題也考到的其他章考點5 個
ACAID 與眼免疫特權8 題

題號Q996Q1012Q1042Q1061Q1071Q1076Q1085Q1123

考法
  • Q996何者為非:ACAID 的抗原特異性、DTH、T 細胞與抗體反應及成因
  • Q1012何者有誤:ACAID 與 TGF-β2、抗原專一性、FasL 及抑制的反應
  • Q1042何者錯誤:眼球 immune privilege 的 FasL、注射途徑與 RPE 角色
  • Q1061何者錯誤:ACAID 與 effector blockade 的作用方式
  • Q1071問角膜移植免全身免疫抑制仍高成功率的免疫調節機轉
  • Q1076何者錯誤:immune tolerance、免疫特權機制與 FasL 作用
  • Q1085何者有誤:前房與前葡萄膜的免疫細胞組成、抗原路徑與 ACAID
  • Q1123何者為非:眼部免疫 microenvironment 的抗原呈現細胞與 FasL、TLR

章節BCSC 8 Ch.16BCSC 9 Ch.1BCSC 9 Ch.2BCSC 9 Ch.3

Innate immunity(先天免疫)7 題

題號Q1022Q1062Q1064Q1070Q1074Q1075Q1722

考法
  • Q1022問哪種眼部免疫反應屬於先天免疫
  • Q1062何者正確:先天免疫特性與 UGH、phacolytic glaucoma 的免疫機制
  • Q1064問先天免疫反應的作用機制
  • Q1070問哪種免疫反應屬於先天免疫反應的一部分
  • Q1074何者錯誤:先天免疫的特異性、速度、參與細胞與記憶
  • Q1075比較數種眼部疾病的免疫機制,找出與其他最不同者
  • Q1722問先天免疫反應的主要 effector cells

章節BCSC 9 Ch.1BCSC 9 Ch.2BCSC 9 Ch.8BCSC 9 Ch.10

皰疹病毒前葡萄膜炎4 題

題號Q980Q990Q1137Q1720

考法
  • Q980何者為非:herpetic anterior uveitis 的 KP、眼壓、虹膜與治療
  • Q990何者正確:viral uveitis 的 GW 係數、PCR、眼壓與類固醇
  • Q1137何者錯誤:皰疹病毒相關眼部感染的定義、表現與類固醇使用
  • Q1720何者正確:比較 HSV、VZV、CMV 前葡萄膜炎的側別、KP 與眼壓

章節BCSC 8 Ch.11BCSC 9 Ch.2BCSC 9 Ch.5BCSC 9 Ch.12

急性視網膜壞死(ARN)4 題

題號Q1033Q1107Q1115Q1138

考法
  • Q1033何者錯誤:梅毒、ARN 與 toxocariasis 等感染性葡萄膜炎的診斷
  • Q1107給疑似 ARN 病例問處置
  • Q1115問哪一項不屬於 ARN 的診斷標準
  • Q1138何者錯誤:ARN 的好發族群、病毒比例、口服維持治療與 RD 手術

章節BCSC 1 Ch.15BCSC 9 Ch.2BCSC 9 Ch.11BCSC 9 Ch.12BCSC 12 Ch.11

Mast cell 與免疫細胞類型2 題

題號Q1021Q1065

考法
  • Q1021何者正確:mast cell 的對應血球、分布與免疫功能
  • Q1065問免疫細胞的血液等效細胞與組織等效細胞配對

章節BCSC 9 Ch.1BCSC 9 Ch.2BCSC 9 Ch.3

考題

本章考題 16 題。登入後可以作答、看答案與詳解。