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
課本重點整理
螢光=考過(後附題號)紅框=易錯陷阱粗體數字=門檻值
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
易錯陷阱
- 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 I | HLA class II |
|---|---|---|
| 分子 | HLA-A、-B、-C | HLA-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
易錯陷阱
- 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 |
|---|---|---|---|
| Th1 | IL-12 | IFN-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 |
| Th2 | IL-2、IL-4 | IL-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 |
| Th17 | IL-6、IL-21、IL-23、TGF-β | IL-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 |
| Treg | IL-2、TGF-β | TGF-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
易錯陷阱
- 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
易錯陷阱
- 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-mediated | Immunoglobulin 結構與功能、local antibody production、chronic Arthus reactionp.41–44 |
| Lymphocyte-mediated | Delayed hypersensitivity T lymphocytes(Th1/Th2 DH);cytotoxic lymphocytes(CTLs、NK cells)p.44–48 |
| Combined antibody and cellular | ADCC;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 |
| IgM | 5% | 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 |
| IgG | 77% | 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) |
| IgA | 18% | 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
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。