ภูมิคุ้มกันวิทยาของเยื่อบุและภูมิคุ้มกันด่านป้องกัน

ภูมิคุ้มกันวิทยาของเยื่อบุศึกษาว่าระบบภูมิคุ้มกันปกป้องร่างกายที่พื้นผิวเยื่อบุผิวที่ชุ่มชื้นของลำไส้ ทางเดินหายใจ และระบบทางเดินปัสสาวะและสืบพันธุ์ได้อย่างไร ซึ่งเป็นบริเวณที่ร่างกายเผชิญกับโลกภายนอกผ่านเซลล์ชั้นเดียว บริเวณด่านป้องกันเหล่านี้มีเซลล์ภูมิคุ้มกันหนาแน่นที่สุดในร่างกาย และต้องแยกแยะเชื้อโรคที่เป็นอันตรายออกจากแอนติเจนในอาหารที่ไม่เป็นอันตรายและจุลินทรีย์ประจำถิ่นอย่างต่อเนื่อง เพื่อรักษาสมดุลระหว่างการป้องกันและการยอมรับ

Definition

ภูมิคุ้มกันของเยื่อบุคือส่วนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกันที่ทำงานที่พื้นผิวเยื่อบุผิวที่บุด้วยเยื่อเมือก โดยรวมเอาด่านทางกายภาพและเคมี, เนื้อเยื่อน้ำเหลืองที่เกี่ยวข้องกับเยื่อเมือก (mucosa-associated lymphoid tissue), แอนติบอดีชนิดหลั่ง และกลไกการควบคุมที่รักษาสมดุลกับจุลินทรีย์คอมเมนซัลในขณะที่ป้องกันเชื้อโรค

Scope

สาขาวิชานี้จะช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจตรรกะร่วมกันของภูมิคุ้มกันที่พื้นผิวที่เป็นด่านป้องกัน: ตัวด่านเยื่อบุผิวเอง, เนื้อเยื่อน้ำเหลืองที่มีการจัดระเบียบและกระจายตัวที่บุเยื่อเมือก, บทบาทสำคัญของอิมมูโนโกลบูลินเอชนิดหลั่ง (secretory immunoglobulin A) และการสื่อสารระหว่างเซลล์ภูมิคุ้มกันของเยื่อบุกับชุมชนจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ร่วมกัน โดยจะนำเสนอภูมิคุ้มกันวิทยาของเยื่อบุเป็นหัวข้ออ้างอิงและเชื่อมโยงไปยังหัวข้อองค์ประกอบต่างๆ แทนที่จะเป็นแนวทางทางคลินิก

Sub-topics

• กำแพงเยื่อบุผิวลำไส้และเนื้อเยื่อน้ำเหลืองที่เกี่ยวข้องกับลำไส้
• ไมโครไบโอตา, ดิสไบโอซิส, และภาวะธำรงดุลของภูมิคุ้มกันเยื่อบุผิว
• ภูมิคุ้มกันของทางเดินหายใจและการป้องกันของเยื่อบุผิว
• อิมมูโนโกลบูลินเอชนิดหลั่งและกลไกการขนส่งแอนติบอดีที่เยื่อบุผิว

Core questions

• ระบบภูมิคุ้มกันปกป้องพื้นผิวที่เป็นด่านป้องกันได้อย่างไรโดยไม่ทำปฏิกิริยาที่เป็นอันตรายต่ออาหารและจุลินทรีย์คอมเมนซัล?
• ลักษณะใดบ้างที่พบร่วมกันในลำไส้ ทางเดินหายใจ และบริเวณเยื่อบุอื่นๆ และอะไรคือลักษณะเฉพาะของแต่ละภูมิภาค?
• Secretory IgA ถูกสร้างและส่งไปยังสารคัดหลั่งของเยื่อบุได้อย่างไร?
• จุลินทรีย์ปรับรูปร่างและถูกปรับรูปร่างโดยภูมิคุ้มกันของเยื่อบุได้อย่างไร?

Key concepts

• ด่านเยื่อบุผิว
• เนื้อเยื่อน้ำเหลืองที่เกี่ยวข้องกับเยื่อเมือก (MALT)
• เนื้อเยื่อน้ำเหลืองที่เกี่ยวข้องกับลำไส้ (GALT)
• Secretory IgA
• ความทนทานทางปากและเยื่อบุ
• จุลินทรีย์คอมเมนซัลและภาวะธำรงดุล
• ระบบภูมิคุ้มกันเยื่อบุร่วม
• ความเชี่ยวชาญเฉพาะภูมิภาค

Mechanisms

พื้นผิวที่เป็นด่านป้องกันประกอบด้วยชั้นเยื่อบุผิวทางกายภาพ ซึ่งถูกปิดผนึกด้วย tight junctions และเคลือบด้วยเมือกและเปปไทด์ต้านจุลชีพ พร้อมกับส่วนประกอบภูมิคุ้มกันที่อยู่ข้างใต้ แอนติเจนจะถูกเก็บตัวอย่างผ่านเยื่อบุผิว รวมถึงผ่านเซลล์ M ที่มีความเชี่ยวชาญซึ่งอยู่เหนือปุ่มน้ำเหลืองที่มีการจัดระเบียบ และถูกนำเสนอภายในเนื้อเยื่อน้ำเหลืองที่เกี่ยวข้องกับเยื่อเมือก ซึ่งกระตุ้นเซลล์ B ให้เกิดการเปลี่ยนชนิดของ IgA ไดเมอร์ของ IgA จะถูกขนส่งผ่านเยื่อบุผิวโดยตัวรับอิมมูโนโกลบูลินแบบพอลิเมอร์ และถูกปล่อยออกมาเป็น secretory IgA ซึ่งจะทำให้เชื้อโรคเป็นกลางและปรับรูปร่างของจุลินทรีย์โดยไม่ก่อให้เกิดการอักเสบ เซลล์ T ควบคุม (Regulatory T cells) และเซลล์เดนไดรต์ที่ก่อให้เกิดความทนทาน (tolerogenic dendritic cells) จะบังคับใช้ความทนทานต่อแอนติเจนในอาหารและจุลินทรีย์คอมเมนซัล ในขณะที่ระบบภูมิคุ้มกันและจุลินทรีย์ประจำถิ่นจะควบคุมซึ่งกันและกันอย่างต่อเนื่อง ธีมเหล่านี้จะเกิดขึ้นซ้ำพร้อมกับความเชี่ยวชาญเฉพาะภูมิภาคในส่วนของลำไส้ ทางเดินหายใจ และช่องเยื่อบุอื่นๆ

Clinical relevance

พื้นผิวเยื่อบุเป็นจุดเข้าของเชื้อโรคส่วนใหญ่และเป็นตำแหน่งของความผิดปกติที่เกิดจากภูมิคุ้มกันที่พบบ่อย เช่น โรคลำไส้อักเสบ (inflammatory bowel disease), โรคหอบหืด (asthma) และภูมิแพ้อาหาร ดังนั้นหลักการในสาขานี้จึงเป็นพื้นฐานสำคัญในการทำความเข้าใจโรคที่บริเวณด่านป้องกันและการฉีดวัคซีนผ่านเยื่อบุ เนื้อหาจะอธิบายกลไกและแนวคิดสำหรับการอ้างอิงและการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

ภูมิคุ้มกันวิทยาของเยื่อบุได้กลายเป็นสาขาที่แตกต่างออกไปเมื่อเป็นที่ชัดเจนว่าแอนติบอดีชนิดหลั่งในสารคัดหลั่งภายนอกแตกต่างจากที่พบในซีรัม และเนื้อเยื่อน้ำเหลืองที่บุเยื่อเมือกนั้นเป็นระบบที่รวมกัน การศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างและศัพท์เฉพาะของเนื้อเยื่อน้ำเหลืองที่เกี่ยวข้องกับเยื่อเมือก ความเชี่ยวชาญเฉพาะภูมิภาคของภูมิคุ้มกันในลำไส้ และบทบาทของจุลินทรีย์ได้กำหนดสาขาวิชานี้อย่างต่อเนื่องตลอดช่วงปลายศตวรรษที่ 20 และต้นศตวรรษที่ 21

Key figures

• Per Brandtzaeg
• Allan Mowat
• Akiko Iwasaki
• Yasmine Belkaid

Seminal works

• mowat-2014
• brandtzaeg-2008
• belkaid-2014

Frequently asked questions

อะไรที่ทำให้ภูมิคุ้มกันของเยื่อบุแตกต่างจากภูมิคุ้มกันทั่วร่างกาย?

ภูมิคุ้มกันของเยื่อบุทำงานที่พื้นผิวที่เป็นด่านป้องกันซึ่งสัมผัสกับแอนติเจนในอาหารและจุลินทรีย์คอมเมนซัล ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะสร้างความทนทานและการป้องกันที่ไม่ก่อให้เกิดการอักเสบ และพึ่งพา secretory IgA เป็นอย่างมาก แทนที่จะเป็นแอนติบอดีในซีรัมซึ่งเป็นส่วนสำคัญของการตอบสนองทั่วร่างกาย

ทำไม secretory IgA จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการป้องกันของเยื่อบุ?

Secretory IgA เป็นแอนติบอดีชนิดที่ถูกส่งไปยังสารคัดหลั่งของเยื่อบุ; สามารถจับและทำให้เชื้อโรคและสารพิษเป็นกลาง และช่วยควบคุมจุลินทรีย์ที่พื้นผิวเยื่อบุผิวโดยไม่กระตุ้นให้เกิดการอักเสบ