TOPICS

ระบบภมคมกน Immune system

4. IMMUNE SYSTEM

รางกายเรามกลไกปองกนการรกล าท าลายจากสงแปลกปลอม 2 แบบ คอ 1. Nonspecific defense mechanisms กลไกการท าลายสงแปลกปลอมแบบไมจ าเพาะ 1.1 First line of defense เปนกลไกการปองกนทอยภายนอกรางกาย เชน ผวหนง และmucous membrane ททางเดนอาหาร ทางเดนหายใจ ทอปสสาวะและสบพนธ 1.2 Second line of defense เปนกลไกการปองกนทอยภายในรางกาย เมอสง แปลกปลอมสามารถแทรกเขาสภายในรางกายได เชน การเกด phagocytosis โดย เมดเลอดขาว, การผลต antimicrobial protein, inflammatory response 2. Specific defense mechanisms or third line of defense กลไกการท าลายสง แปลกปลอมแบบจ าเพาะ ไดแก การท างานของ lymphocytes และการผลตantibody 2.1 Humoral (antibody-mediated) immune response 2.2 Cell-mediated immune response

The First Line of Defense

-เปนการปองกนการรกล าจากสงแปลกปลอมโดยผวหนงและ mucous membrane และยงมการหลงสารออกมาชวยท าหนาทอกดวย เชน การหลงสารจากตอมเหงอและตอมไขมน ซงปกตมคา pH 3-5 ทมความเปนกรดสงพอในการท าลาย microorganism -การช าระลางออกโดยน าลาย, น าตา และ mucous (ม lysozyme เปนสวนประกอบ)

-Lysozyme สามารถยอยผนงเซลลของแบคทเรยไดหลายชนด -Gastric mucous ในกระเพาะมความเปนกรดสง สามารถท าลายแบคทเรยไดด

The Second Line of Defense

-เซลลทสามารถท าหนาท phagocytosis ไดมหลายชนด ดงน 1. Neutrophils (60-70% ของเมดเลอดขาวทงหมด) มชวงชวตประมาณ 2-3 วน มกจะสลายไปเมอท าลายสงแปลกปลอม 2. Monocyte (5% ของเมดเลอดขาวทงหมด) หลงจาก monocyte หลงสกระแสเลอดได 2-3 ชวโมง จะเคลอนเขาสเนอเยอ และพฒนาเปนเซลล macrphage (“big-eater”) มชวงชวตคอนขางยาว 3. Eosinophil (1.5% ของเมดเลอดขาวทงหมด) ท าหนาทท าลายพยาธขนาดใหญ 4. Natural killer (NK) cell ท าหนาทท าลาย virus-infected body cell โดยไปจบทเยอเซลลและท าใหเซลลแตก

1. Phagocytosis by white blood cell

เปนอวยวะทดกจบสงแปลกปลอม เปนอวยวะทมการเจรญ/พฒนาของ leukocyte

The Second Line of Defense

2. Antimicrobial protein

-มโปรตนหลายชนดท าหนาทปองกน/ท าลายสงแปลกปลอมทบกรกรางกาย ซงท าลายสงแปลกปลอมโดยตรงหรอยบยงการสบพนธ ไดแก lysozyme, complement system, interferons -complement system ท าหนาทยอย microbes และเปน chemokines ตอ phagocytic cells -interferone เปนสารทหลงจาก virus-infected cell ภายหลงจากทเซลล (virus-infected cell) แตกออก จากนนจะแพรไปยงเซลลขางเคยง เพอยบยงการ infect ของ virus ไปยงเซลลขางเคยง จงสามารถยบยงเจรญของ virus ได (เนองจากไมม host)

The Second Line of Defense

3. The Inflammatory Response -บรเวณทเปนแผลมการขยายตวของเสนเลอด มเลอดมาเลยงมาก เกดการบวมแดง -มการหลง histamine จากเนอเยอ (นอกจากนยงหลงไดจาก basophil &mast cell) ท าใหpermeability ของ capillary เพม

1.เซลลบาดแผลหลง chemical signal เชน histamine, PG

2.capillary ขยายตวและเพม permeability ของเหลวและblood clotting element เคลอนออกจากเสนเลอด

3.chemokines กระตนให phagocytic cell เคลอนไปยงเนอเยอทถกท าลาย

4.phagocytic cell กน pathogens & เศษเซลล หลงจากนนบาดแผลปด

The Third Line of Defense

-Lymphocytes เปนตวการส าคญในการท าลายสงแปลกปลอมแบบจ าเพาะ -Lymphocytes ม 2 ชนดคอ B lymphocyte (B cell; bursa of Fabricius or bone marrow)&T lymphocyte (T cell; thymus) ซง T หรอ B cell แตละเซลลจะจ าเพาะกบ Ag แตละตว โดยมขน ตอนการคดเลอกเพอเพมจ านวน lymphocyte ทเฉพาะตอ Ag เรยก Clonal selection 1.Ag จบกบ Ag receptor บน B cell หนงๆ

2.B cell ทม receptor ทจ าเพาะตอ Agนนจะเพมจ านวนไดเปน clone

3.บางเซลลพฒนาไปเปน short-lived plasma cell และหลง Ab

4.บางเซลลพฒนาไปเปน long-lived memory cell ทจะท าใหเกดการตอบสนองอยางรวดเรวเมอรางกายไดรบ Ag เดม

Immunological Memory -ในการเพมจ านวนของ Lymphocytes ทถกคดเลอก หลงจากเผชญกบ Ag เปนครงแรก ใชเวลานานประมาณ 10-17 วน เรยกการตอบสนองในระยะแรกนวา primary immune response ไดเซลล 2 ชนดคอshort-lived effector cell (plasma cell(จาก B cell)&effector T cell(จาก T cell)) และ long-lived memory cells -ถารางกายมการเผชญกบ Ag เดมอก เปนครงท 2 จะเกดการตอบสนองเรยก secondary immune response ซงจะใชเวลาในการตอบสนองสนลง เพยง 2-7 วน

-Lymphocytes แบงออกเปน 2 ชนด คอ B lymphocyte และ T lymphocyte โดยทง 2 เซลลเจรญมาจากเซลลตงตนชนดเดยวกน คอ Pluripotent stem cell ใน bone marrow -หลงจากไดเปน lymphocyte stem cell ถาเซลลยงคงเจรญตอไปใน bone marrow สดทายจะได B lymphocyte -แตถา lymphocyte stem cell เคลอนไปและเกด maturation ทตอมไทมส (thymus gland) สดทายจะได T cell -จากนน lymphocytes ทงสองชนดจะเคลอนไปอยท lymphoid tissue เชน tonsil, lymph node, spleen -Lymphocyte ทม receptor ทจ าเพาะกบโมเลกล(Ag)ในรางกาย จะกลายสภาพเปน non-functional หรอเกด apoptosis จงท าใหไมมการท าลายเซลลในรางกายของตวเองโดยระบบภมคมกน (self-tolerance)

Major Histocompatibility Complex(MHC) and T Cell

-MHC เปนสาร glycoprotein -ในคนเรยก Human leukocyte antigens (HLA) -แบงเปน class I MHC molecules และ class II MHC molecule -Class I MHC พบใน nucleated cell เกอบทกชนด จะไปกระตน Cytotoxic T cell (cell-mediated immune response) -Class II MHC พบในเซลลบางชนดเชน macrophage, B cell, activated T cell และเซลลใน thymus จะไปกระตน Helper T cell (cell-mediated and humoral immune response)

Humoral and cell-mediated immune response

บทบาทของ Helper T cell และ CD4

1.Antigen presenting cell (APC) กนแบคทเรยและขนสงชนสวนของแบคทเรยมาทผวเซลลผาน class II MHC

2.activated TH

จบกบ MHC-antigen complex โดยม CD4 interleukin-1 มาชวย

3.activated TH

แบงตวเพมจ านวน และหลง cytokine

4.cytokine กระตน TH, B cell & TC cell

บทบาทของ Cytotoxic T cell และ CD8

1.Infected cell (cancer cell)ขนสงชนสวนของAg มาทผวเซลลผาน class I MHC activated TCจบกบ MHC-antigen complex โดยม CD8 &interleukin-2 มาชวย

2.Activated TCหลง perforin ท าใหเกดรทเยอเซลลของ infected cell

3.น าและอออนเคลอนเขาเซลล เซลลบวม และแตก

โครงสรางและหนาทของAb

-Epitope or antigenic determinant เปนสวนของ Ag ท Ab เขาไปจบ (Ab จะใชสวนantigen binding site ในการจบ) -แบคทเรยตวหนง ๆ อาจม epitope ส าหรบจบกบ Ab ไดถง 4 ลานโมเลกล

-Ab เปน globular serum protein เรยก immunoglobulins (Igs) ประกอบดวย polypeptide 4 สาย; 2 สายเปน heavy chain และอก 2 สายเปน light chain -constant region ของ heavy chain จะจ าเพาะกบชนดของ Ig (ใชจ าแนกชนดของ Ig)

-variable region ของทง light & heavy chain จะจ าเพาะกบ epitope หนง ๆ

-Immunoglobulin (Ig) มทงหมด 5 ชนด

1. Ig M (pentamer) เปน Ig ทพบเปนชนดแรกเมอ expose กบ Ag พบครงแรกในปลาฉลามและปลากระดกแขง ดงนน IgM จงจดเปน Ig ทเกาแกทสดตามสายววฒนาการ 2. Ig G (monomer) พบมากในกระแสเลอด ท าลายแบกทเรย, ไวรส และtoxin 3. Ig A (dimer) พบใน mucousและ colostrum ปองกนการจบของไวรสและแบกทเรยตอ epithelial surface 4. Ig D (monomer) พบมากทผวของ B cell คาดวาชวยกระตนการเปลยนจาก B cell ไปเปน plasma cell & memory B cell 5. Ig E (monomer) จบอยท mast cell&basophil เมอถกกระตนโดย Ag ท าใหเกดการหลง histamine หรอสารทกอใหเกดอาการแพ

การก าจด Ag ของ Ab

คลาย agglutination เพยงแตเปน soluble Ag Opsonization: the bound Ab

enhance macrophage attachment to, and thus phagocytosis of, the microbes

The Classical Complement Pathway -การเกด lysis เซลล Ag โดย complement ม 2 วธ 1.Classical pathway (ดงรป) มAbไปจบกบpathogen’s membrane จากนน complement ไปจบกบ Ab เกดการเปลยนแปลงเปนล าดบขนท าใหเกดรบนเยอเซลล มการเคลอนของอออนและน าเขาสเซลล เซลลเกดการบวมและแตก 2.Alternative pathway เกดโดย complement ไปจบกบ substrate ทอยบนแบคทเรย, ยสต, ไวรส และโปรโตซวไดโดยตรง

Active and Passive Immunity

Active immunity: การทเราไดรบเชอ เขาไป แลวรางกายสราง Ab มาท าลาย ขณะเดยวกนกเกบ memory cell ไว โดยเชอทไดรบเขาไปอาจเปนเชอโรคในธรรมชาต (infection) หรอโดยการฉดเชอทออนก าลงแตยงม epitope เขารางกาย (vaccination) Passive immunity: รางกายไดรบ Ab ของเชอนนโดยตรง ซง Ab ทไดจะคงอยในรางกายเปนระยะเวลาสน ๆ เชน Ab ตอพษง, พษสนขบา

ระบบภมคมกนและการเกดโรค

1. Blood group and blood transfusion -ABO blood group จ าแนกตาม Ag ทอยบนผวเมดเลอดแดง ซงคนทมเลอดหม A จะม Ab หม b เปนตน -แตเนองจาก blood group antigen เปน polysachharide จงท าใหเกดการตอบสนองของระบบภมคมกนแบบ T-independent response เชนเมอแมเลอดหม O ตงครรภลกเลอดหม A (Ab-b)เมอคลอดลก เลอดจากลกทไหลเขาสแมสามารถกระตนการสราง Ab-b ได แตลกษณะนจะไมเปนอนตรายตอการตงครรภลกคนตอมา (เลอดหม B) เพราะ Ab ทสรางเปน IgM ทไมสามารถแพรผานรกได -แตในกรณของหมเลอด Rh (แม Rh- ลกRh+) จะเปนอนตรายตอการตงครรภลกคนตอมาเพราะ Ab ทสรางเปน IgG ทสามารถแพรผานรกได

แม A (Ab-b) O แม O (Ab-b)

ลก B

2. ภมแพ (allergy) -ภมแพเปนสภาวะ hypersensitive ของรางกายตอ environmental Ag (allergens) มขนตอนดงน 1. เมอรางกายเผชญกบ allergen ในครงแรก B cell เปลยนเปน plasma cell และหลง IgE 2. บางสวนของ IgE เขาจบกบ Mast cell (โดยใชสวนหางจบ) 3. เมอรางกายไดรบ allergen อกครง allergen จะจบกบ IgE ทอยบน Mast cell จงไปกระตนให mast cell หลงสาร เชน histamine (ท าใหเกด dilation และเพม permeability ของเสนเลอด) เกดอาการแพเชน จาม, คดจมก, น าตาไหล

3. Acquired immunodeficiency syndrome (AIDS)

-เกดจากไวรส human immunodeficiency virus (HIV) เขาไปท าลายระบบภมคมกน