Fundamental immunology

ป้องกันร่างกายจากสิ่งแปลกปลอมและจุลชีพ

ตรวจตราเซลล์ที่ผิดปกติในร่างกาย

ทำลายเซลล์ที่หมดอายุเสื่อมสภาพในร่างกายออกไป

ระบบภูมิคุ้มกันในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังมีเพียงเซลล์และสารน้ำแบบไม่จำเพาะ (Innate immunity) เท่านั้น

ในสัตว์มีกระดูกสันหลังจะมีวิวัฒนาการของระบบภูมิคุ้มกันแบบไม่จำเพาะและแบบจำเพาะตามลำดับ ในปลา Hagfish and Lampreys จะยังไม่มีการ สร้างเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกัน เช่น ต่อมไธมัสและม้าม แต่ในปลาที่มีวิวัฒนาการสูงขึ้นอย่าง ฉลาม (Shark) หรือ กระเบน (Rays) จะมีต่อมไธมัสและม้าม และพบการสร้าง แอนติบอดีหนึ่งชนิดคือ IgM ในปลาชนิดอื่นๆ (Teleosts) ก็เช่นเดียวกัน ชนิดของแอนติบอดีจะพบมากขึ้นในสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ (Amphibians) สัตว์เลื้อยคลาน (Reptile) สัตว์ปีก (Birds) และสัตว์เลี้ยง ลูกด้วยนม (Mammal) 

เซลล์ต้นกำเนิด (common lymphoid progenitor ) จะเจริญแยกสาย (commitment) ไปเป็นเซลล์ตั้งต้นของลิมโฟซัยต์แต่ละสาย คือ B, T และ NK cells

มีการจัดเรียงยีน (rearrangement) ที่สร้างโปรตีนซึ่งจะเป็นที่รับกับแอนติเจน (antigen receptor)

มีการคัดเลือกเซลล์ (selection process) ที่มีantigen receptor ซึ่งผ่านการทดสอบว่าทำหน้าที่ได้สมบูรณ์และกำจัดเซลล์ที่ไม่สมบูรณ์ออกไป

มีการแบ่งตัวเพิ่มจำนวนของเซลล์ต้นกำเนิด (progenitor, committed cells) เพื่อให้มีจำนวนเซลล์ที่ถูกคัดเลือกเพียงพอ 

การเจริญเติบโตเป็นตัวแก่ (maturation) ของ B และ T lymphocyte

receptor ซึ่งเป็นโปรตีนที่พบได้ทั้งภายในไซโตพลาสมและบนเซลล์เมมเบรน มีหลายประเภท ทำหน้าในการรับรู้(Recognize) สิ่งแปลกปลอมและจุลชีพที่แตกต่างกันได้

T cell receptor (TCR) และ B cell recptor (BCR) แต่ละโมเลกุลเป็นสายโปรตีนซึ่ง ประกอบด้วยกรดอะมิโนที่มีความแตกต่างกัน ทำให้เกิดเป็นโครงสร้างที่แตกต่างกันจำนวนมหาศาล ซึ่งแต่ละโมเลกุลจะจำเพาะกับแอนติเจนที่แตกต่างกัน ความแตกต่างของโครงสร้างนี้เรียกว่าเป็นความ หลากหลายของรีเซพเตอร์ (Diversity) ซึ่งถูกกำหนดหรือสร้างไว้ก่อนแล้วที่จะพบกับแอนติเจนหรือ สิ่งแปลกปลอม โดยกระบวนการจัดเรียงยีน (Gene rearangement) ที่ควบคุมการสร้างโมเลกุล ของรีเซพเตอร์นั้นๆ

B lymphocyte และ T lymphocyte จะมี BCR หรือ TCR แบบใดแบบหนึ่งเท่านั้น เรียกว่าโคลน (Clone) เมื่อมีจุลชีพเข้ามาในร่างกาย B lymphocyte และ T lymphocyte ที่มีรีเซพ เตอร์ที่จำเพาะกับแอนติเจนของจุลชีพนั้น จะถูกเลือกออกมาให้ทำหน้าที่ในการตอบโต้หรือตอบสนอง (Response) กระบวนการเลือกเซลล์โคลนที่จำเพาะต่อแอนติเจนมาตอบสนองนี้เรียกว่า Clonal selection 

การทำงานของลิมโฟไซต์ หรือ Adaptive Immunity มีคุณสมบัติที่สำคัญประการหนึ่งคือ ความจำ(Memory) ลิมโฟไซต์ทั้ง B lymphocyte และ T lymphocyte เมื่อเคยได้ต่อสู้กับสิ่งแปลกปลอม (แอนติเจน) ชนิดใดชนิดหนึ่งแล้วจะมีการสร้างเซลล์ที่เรียกว่า Memory cell เก็บไว้ เพื่อว่าหากมีแอนติเจนชนิดเดิมเข้ามาอีกครั้งจะทำการตอบโต้ได้อย่างรวดเร็ว ไม่เสียเวลารอในขั้นตอน การกระตุ้นเซลล์ กล่าวอีกนัยหนึ่งเป็นความเข้าใจง่ายๆ ว่า ร่างกายมีภูมิคุ้มกันแล้วนั่นเอง 

การทำงานของระบบภูมิคุ้มกันซึ่งประกอบด้วยเซลล์และสารน้ำชนิดต่างๆ ที่มีความซับซ้อนมากๆ จำเป็นต้องมีการควบคุมที่เหมาะสม (Immune regultion) โดยการทำงานของไซโตไคน์ ฮอร์โมนและเซลล์ในกลุ่ม Regulatory cell เช่น Treg หากไม่มีการควบคุมที่เหมาะสม อาจเกิด ภาวะการตอบสนองมากเกินต้องการส่งผลให้เกิดพยาธิสภาพเกิดขึ้นในร่างกายได

เป็นกลไกที่มีในร่างกายก่อนที่จะพบกับจุลชีพหรือแอนติเจน ดังนั้น สามารถทำงานได้ทันที มีความสามารถในการจำแนกสิ่งแปลกปลอมกับเนื่อเยื่อของตนเอง (Discrimination of self from non-self) แต่ความหลากหลายต่อจุลชีพหรือแอนติเจนจะจำกัด(Limited diversity) เนื่องจากจะจำเพาะกับองค์ประกอบร่วมของจุลชีพ (Pathogen associated molecular pattern; PAMPs) และไม่มีความสามารถจดจำ (memory) จุลชีพหรือแอนติเจนเดิมที่ เข้ามาในร่างกายครั้งหลัง

ประกอบด้วยเซลล์ lymphocyte และผลิตภัณฑ์ (Products) ซึ่งได้แก่เซลล์คือ T-lymphocytes, B-lymphocytes และสารน้ำคือ แอนติบอดี ไซโตไคน์

Professional antigen presenting cells

Red pulp ประกอบด้วยเส้นเลือดขนาดเล็ก (Blood sinusoid) และมีเซลล์หลายชนิด เช่น แมคโครฟาจ แกรนูโลไซต์ลิมโฟไซต์และพลาสมาเซลล์

ประกอบด้วย Lymphoid tissue ที่เรียงตัวรอบๆ Central artery เรียกว่า Periarteriolar lymphoid sheath (PALS)

เนื้อเยื่อของระบบภูมิคุ้มกันบริเวณผิวเยื่อบุ พบในทางเดินอาหารและระบบ ทางเดินหายใจจะเป็นที่อยู่ของลิมโฟไซต์และ APC ที่จะกำจัดแอนติเจนที่เข้ามาทางการกิน (Ingested antigen) และทางการหายใจ (Inhaled antigen) เยื่อบุจะเป็นด่านป้องกันระหว่างสิ่งแวดล้อมภายนอก กับเนื้อเยื่อภายในที่จะเป็นช่องทางการเข้าสู่ร่างกายของจุลชีพและสิ่งแปลกปลอม เรียกเนื้อเยื่อบริเวณ ระบบทางเดินหายใจเรียกว่า Nasopharyngeal associated lymphoid tissue (NALT) บริเวณทางเดิน อาหารเรียกว่า Gut associated lymphoid tissue (GALT)

ผิวหนังเป็นอวัยวะที่ใหญ่ที่สุดในร่างกาย เป็นด่านป้องกันทางกายภาพที่ ส้าคัญระหว่างสิ่งแวดล้อมภายนอกกับเนื้อเยื่อภายใน มีส่วนส้าคัญในการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันเฉพาะที่ (Local immune response) และปฏิกิริยาการอักเสบ

มาจากคำว่า Antibody generator คือ สารที่ทำให้เกิดแอนติบอดีจำเพาะ แต่ความหมายของแอนติเจนหมายถึง “สารใดๆ ก็ตามที่สามารถจับได้อย่างจำเพาะกับ แอนติบอดีและรีเซพเตอร์ของทีเซลล์(T cell receptor)” 

สารที่ชักนำหรือกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน (CMIR และ HIR)” สารเหล่านี้ต้องเป็นสารโมเลกุลใหญ่ เช่น โปรตีน โพลีแสคคาไรด์

คือสารเคมีที่มีขนาดเล็ก โดยตัวมันเองไม่สามารถกระตุ้น B lymphocyte ได้ แต่ถ้าหากรวมกับโปรตีนเป็นสารประกอบเชิงซ้อน (hapten-protein complex) ก็สามารถกระตุ้น B lymphocyteได้เรียกโปรตีนนี้ว่าเป็น carrier protein

ส่วนย่อยชองantigenที่ถูกจดจำด้วย antibody, B-cell receptor หรือ T-cell receptor

สามารถกระตุ้น T lymphocyte ผ่าน TCR ได้โดยไม่ต้องมีการนำเสนอบน MHC แบบปกติ เพียงแต่อาศัยการเป็นสะพานเชื่อมโยงระหว่าง TCR และ MHC บริเวณ ภายนอกของโมเลกุล ส่งผลให้สามารถกระตุ้น T lymphocyte ได้จำนวนมาก (polyclonal) คือ ประมาณ 2-20% ของ T lymphocyte

สารประกอบหรือโมเลกุลที่ช่วยให้แอนติเจนในวัคซีนชนิดใดชนิดหนึ่งกระตุ้นการตอบสนองของ ระบบภูมิคุ้มกันได้ดีทำให้สามรถสร้างภูมิคุ้มกันที่จำเพาะมากขึ้นและอยู่ในร่างกายได้นานขึ้น

สารที่สามารถกระตุ้นการแบ่งตัวเพิ่มจำนวนของ Eukaryotic cells แบบไมโตสิส (Mitosis) ไม่มีความจำเพาะกับที่รีเซพเตอร์ใดๆ บนเซลล์