ความจำและภาวะทนทานของระบบภูมิคุ้มกัน
ความจำและภาวะทนทานของระบบภูมิคุ้มกันเป็นคุณสมบัติเสริมกันสองประการที่ช่วยให้ระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวตอบสนองได้เร็วขึ้นและแข็งแกร่งขึ้นเมื่อเผชิญกับเชื้อโรคอีกครั้ง ในขณะเดียวกันก็ยับยั้งการตอบสนองที่เป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อของร่างกายเอง ความจำคือบันทึกที่คงทนของการสัมผัสแอนติเจนก่อนหน้านี้ ซึ่งดำเนินการโดยลิมโฟไซต์ชนิด B และ T ที่มีอายุยืนยาว และเซลล์พลาสมาที่หลั่งแอนติบอดี ภาวะทนทานคือกลไกที่กำจัด ยับยั้ง หรือปรับเปลี่ยนลิมโฟไซต์ที่มีตัวรับที่จดจำสิ่งที่เป็นของตนเอง คุณสมบัติทั้งสองนี้ร่วมกันกำหนดว่าระบบภูมิคุ้มกันที่แข็งแรงสามารถป้องกันและควบคุมตนเองได้อย่างไร
Definition
ความจำของระบบภูมิคุ้มกันคือความสามารถที่จำเพาะต่อแอนติเจนและคงอยู่ยาวนานของระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวในการตอบสนองทุติยภูมิที่เร็วขึ้นและใหญ่ขึ้น ในขณะที่ภาวะทนทานของระบบภูมิคุ้มกันคือชุดของกลไกทั้งแบบแอคทีฟและพาสซีฟที่ป้องกันหรือยับยั้งการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันต่อแอนติเจนของตนเอง
Scope
เนื้อหาส่วนนี้จะนำผู้อ่านไปสู่พื้นฐานระดับเซลล์ของความจำแบบปรับตัวที่คงอยู่ยาวนาน (เซลล์ B ความจำ, เซลล์พลาสมาที่มีอายุยืนยาว, และเซลล์ T ความจำชนิดย่อย รวมถึงประชากรที่อาศัยอยู่ในเนื้อเยื่อ) และการควบคุมปฏิกิริยาต่อตนเองแบบหลายชั้นผ่านภาวะทนทานส่วนกลางในต่อมไทมัส และภาวะทนทานส่วนปลายที่บังคับใช้โดยเซลล์ T ควบคุมและจุดตรวจสอบอื่นๆ นี่คือแผนผังแนวคิดของหัวข้อรองมากกว่าการอธิบายกลไกใดกลไกหนึ่งอย่างละเอียดถี่ถ้วน และมีวัตถุประสงค์เพื่อการศึกษาอ้างอิง ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก
Sub-topics
Core questions
- ลิมโฟไซต์ความจำและเซลล์พลาสมาที่มีอายุยืนยาวคงอยู่และให้การป้องกันได้อย่างไรหลังจากแอนติเจนถูกกำจัดไปแล้ว?
- ระบบลิมโฟไซต์ที่กำลังพัฒนาถูกกำจัดโคลนที่ตอบสนองต่อตนเองอย่างรุนแรงในต่อมไทมัสและไขกระดูกได้อย่างไร?
- เซลล์ที่ตอบสนองต่อตนเองที่หลุดรอดจากการคัดเลือกส่วนกลางถูกควบคุมในส่วนปลายได้อย่างไร?
- ทำไมความสมดุลระหว่างความจำและภาวะทนทานจึงเสียไปในโรคภูมิต้านตนเองหรือล้มเหลวในการติดเชื้อเรื้อรัง?
Key concepts
- การตอบสนองทุติยภูมิที่จำเพาะต่อแอนติเจน
- เซลล์พลาสมาที่มีอายุยืนยาวและความจำทางซีรัม
- ลิมโฟไซต์ B และ T ความจำ
- ภาวะทนทานส่วนกลางเทียบกับส่วนปลาย
- การกำจัดโคลนและการแก้ไขตัวรับ
- เซลล์ T ควบคุมและจุดตรวจสอบภูมิคุ้มกัน
- การแยกแยะตนเองเทียบกับสิ่งแปลกปลอม
Key theories
- การกำจัดโคลนและภาวะทนทานส่วนกลาง
- ลิมโฟไซต์ที่กำลังพัฒนาซึ่งตัวรับแอนติเจนจับกับ self-peptide-MHC อย่างรุนแรงเกินไปจะถูกกำจัด (หรือเปลี่ยนเส้นทาง) ในระหว่างการเจริญเติบโต ซึ่งเป็นการสร้างระบบภูมิคุ้มกันที่ส่วนใหญ่ทนทานต่อตนเองก่อนที่เซลล์จะไปถึงส่วนปลาย
- ภาวะทนทานส่วนปลายแบบเด่น (ควบคุม)
- ภาวะทนทานต่อตนเองไม่ใช่เพียงแค่การไม่มีเซลล์ที่ตอบสนองต่อตนเองแบบเฉื่อยชา แต่ถูกบังคับใช้อย่างแข็งขันในส่วนปลายโดยเซลล์ T ควบคุมและจุดตรวจสอบยับยั้งที่กดการตอบสนองที่หลุดรอดจากการคัดเลือกส่วนกลาง
Mechanisms
หลังจากที่การตอบสนองแบบปรับตัวสิ้นสุดลง เซลล์ B และ T ที่เคยสัมผัสแอนติเจนส่วนหนึ่งจะอยู่รอดในรูปของเซลล์ความจำ และเซลล์พลาสมาบางส่วนจะเคลื่อนที่ไปยังแหล่งอาศัยในไขกระดูกเพื่อรักษาระดับแอนติบอดี ซึ่งทำให้เกิดการตอบสนองอย่างรวดเร็วตามที่ Ahmed และ Gray อธิบายไว้ ภาวะทนทานถูกสร้างขึ้นเป็นชั้นๆ: ในต่อมไทมัส เซลล์ T ที่กำลังพัฒนาซึ่งจดจำ self-peptide-MHC ได้อย่างรุนแรงเกินไปจะถูกคัดเลือกเชิงลบ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ขึ้นอยู่กับการแสดงออกของ self-antigen อย่างกว้างขวางโดยเยื่อบุผิวต่อมไทมัสส่วนใน; ในส่วนปลาย เซลล์ T ควบคุม, ภาวะไม่ตอบสนอง (anergy), และตัวรับยับยั้งจะควบคุมเซลล์ที่ตอบสนองต่อตนเองที่หลุดรอดจากต่อมไทมัส ดังนั้น ความจำและภาวะทนทานจึงใช้กลไกทางเซลล์ที่ทับซ้อนกันเพื่อวัตถุประสงค์ที่ตรงกันข้าม และความสมดุลของทั้งสองจะกำหนดว่าการตอบสนองนั้นเป็นการป้องกัน, ไม่มีอยู่, หรือเป็นพยาธิสภาพ
Clinical relevance
แนวคิดในส่วนนี้เป็นพื้นฐานที่อธิบายว่าวัคซีนให้การป้องกันที่คงทนได้อย่างไร, ทำไมการติดเชื้อเรื้อรังบางชนิดจึงหลีกเลี่ยงความจำได้, และความล้มเหลวของภาวะทนทานมีส่วนทำให้เกิดโรคภูมิต้านตนเองได้อย่างไร รวมถึงการจัดการภาวะทนทานโดยเจตนาเป็นพื้นฐานของการบำบัดด้วยภูมิคุ้มกันมะเร็งแบบจุดตรวจสอบและการปลูกถ่าย เนื้อหานี้อธิบายความเชื่อมโยงเหล่านี้ในระดับแนวคิดเพื่อสนับสนุนความเข้าใจในกลไก; ไม่ใช่แหล่งข้อมูลสำหรับการวินิจฉัยหรือคำแนะนำในการรักษา
Evidence & guidelines
กรอบแนวคิดที่สรุปไว้ที่นี่ตั้งอยู่บนพื้นฐานของทศวรรษของการวิจัยทางภูมิคุ้มกันวิทยาเชิงทดลองที่สังเคราะห์ในบทความทบทวนหลักๆ มากกว่าการทดลองทางคลินิก; งานที่อ้างถึงเป็นการสังเคราะห์เชิงบรรยายของการศึกษาเซลล์และโมเลกุลเบื้องต้น ข้อกล่าวอ้างเชิงปริมาณเกี่ยวกับการคงอยู่ของความจำหรือกลไกภาวะทนทานควรสืบค้นจากหัวข้อรองและแหล่งข้อมูลปฐมภูมิของหัวข้อนั้นๆ
History
แนวคิดที่ว่าการติดเชื้อก่อนหน้านี้ให้การป้องกันที่ยั่งยืนนั้นมีมานานแล้ว แต่การวิเคราะห์ในระดับเซลล์เป็นความสำเร็จในศตวรรษที่ 20: ทฤษฎีการคัดเลือกโคลนได้กำหนดว่าลิมโฟไซต์ที่จำเพาะต่อแอนติเจนถูกเลือกอย่างไรและโคลนที่ตอบสนองต่อตนเองอาจถูกกำจัดได้อย่างไร การค้นพบเซลล์ T ควบคุมได้ฟื้นฟูแนวคิดของภาวะทนทานแบบเด่น และการศึกษาอายุขัยของลิมโฟไซต์ความจำและความจำทางซีรัมได้ชี้แจงว่าการป้องกันยังคงอยู่ได้อย่างไรหลังจากแอนติเจนหายไป การสังเคราะห์ความจำและภาวะทนทานในฐานะคุณสมบัติคู่ของระบบภูมิคุ้มกันที่ควบคุมตนเองและเคยสัมผัสแอนติเจนได้พัฒนาขึ้นผ่านบทความทบทวนที่อ้างถึงที่นี่
Debates
- ความจำทางซีรัมที่คงทนถูกรักษาไว้โดยเซลล์พลาสมาที่มีอายุยืนยาวหรือโดยการเติมเต็มอย่างต่อเนื่อง?
- ไม่ว่าระดับแอนติบอดีจะคงอยู่เพราะเซลล์พลาสมาที่มีอายุยืนยาวซึ่งไม่แบ่งตัวอยู่รอดได้อย่างไม่มีกำหนดในแหล่งอาศัยในไขกระดูก หรือเพราะเซลล์ B ความจำถูกกระตุ้นซ้ำๆ เพื่อสร้างเซลล์พลาสมาใหม่ ยังคงเป็นคำถามที่คำตอบแตกต่างกันไปในแต่ละแอนติเจน
Key figures
- Rafi Ahmed
- Shimon Sakaguchi
- Ludger Klein
- Stephen Jameson
- David Masopust
Related topics
Seminal works
- ahmed-gray-1996
- sakaguchi-2008
- klein-2014
Frequently asked questions
- ความจำของระบบภูมิคุ้มกันและภาวะทนทานของระบบภูมิคุ้มกันมีความสัมพันธ์กันอย่างไร?
- ทั้งสองเป็นคุณสมบัติของระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวหลังจากที่ถูกปรับแต่งโดยแอนติเจน: ความจำจะรักษาการตอบสนองป้องกันต่อแอนติเจนแปลกปลอม ในขณะที่ภาวะทนทานจะยับยั้งการตอบสนองต่อตนเอง ระบบภูมิคุ้มกันที่แข็งแรงต้องการทั้งสองอย่าง และเซลล์ชนิดเดียวกันหลายชนิดมีส่วนร่วมในแต่ละกระบวนการ
- ทำไมความล้มเหลวของภาวะทนทานจึงมีความสำคัญทางคลินิก?
- เมื่อภาวะทนทานส่วนกลางหรือส่วนปลายล้มเหลว ลิมโฟไซต์ที่ตอบสนองต่อตนเองสามารถขับเคลื่อนโรคภูมิต้านตนเองได้ ในทางกลับกัน การผ่อนคลายภาวะทนทานโดยเจตนาเป็นหลักการเบื้องหลังการบำบัดด้วยภูมิคุ้มกันมะเร็งแบบจุดตรวจสอบ เนื้อหานี้อธิบายความเชื่อมโยงเหล่านั้นในเชิงแนวคิดและไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก