ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวต่อปรสิต

ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวต่อปรสิตครอบคลุมการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของโฮสต์ที่เกิดขึ้นเพื่อต่อต้านการติดเชื้อโปรโตซัวและหนอนพยาธิ ตั้งแต่กลไกการรับรู้และกลไกการออกฤทธิ์ของภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดที่รวดเร็วซึ่งทำงานเป็นอันดับแรก ไปจนถึงการตอบสนองแบบปรับตัวที่จำเพาะต่อแอนติเจนที่ตามมา ประเด็นสำคัญคือประเภทของการตอบสนองจะแตกต่างกันไปตามปรสิต: โดยทั่วไปแล้ว โปรโตซัวภายในเซลล์จะกระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบอาศัยเซลล์ชนิด Th1 ในขณะที่หนอนพยาธิจะกระตุ้นภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2 (Th2) ซึ่งปรับให้เข้ากับปรสิตขนาดใหญ่หลายเซลล์

Definition

ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวต่อปรสิต คือชุดของการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันทั้งแบบไม่จำเพาะ (โดยกำเนิด) และแบบจำเพาะต่อแอนติเจน (แบบปรับตัว) ซึ่งโฮสต์ใช้ในการตรวจจับ ควบคุม และพยายามกำจัดปรสิตโปรโตซัวและหนอนพยาธิ รวมถึงการแบ่งขั้วของการตอบสนองเหล่านั้นออกเป็นประเภทการทำงานที่แตกต่างกัน

Scope

หัวข้อนี้อธิบายว่าเซลล์โดยกำเนิดและตัวรับรู้รูปแบบ (pattern-recognition receptors) ตรวจจับปรสิตและกระตุ้นการอักเสบได้อย่างไร และการตอบสนองของเซลล์ T และ B แบบปรับตัวถูกแบ่งขั้วและนำไปใช้ต่อต้านโปรโตซัวและหนอนพยาธิได้อย่างไร โดยมุ่งเน้นไปที่กลไกการป้องกันและกลไกการควบคุมในฐานะภูมิคุ้มกันวิทยาอ้างอิง และไม่ได้ให้คำแนะนำในการจัดการทางคลินิก

Core questions

• ระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดตรวจจับปรสิตและกระตุ้นการอักเสบได้อย่างไร?
• เหตุใดโปรโตซัวภายในเซลล์และหนอนพยาธิจึงกระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวที่แตกต่างกัน?
• กลไกการออกฤทธิ์ใดที่ควบคุมการติดเชื้อโปรโตซัวเทียบกับการติดเชื้อหนอนพยาธิ?
• ภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวที่ป้องกันปรสิตพัฒนาขึ้นได้อย่างไร และเหตุใดจึงมักจะไม่สมบูรณ์?

Key concepts

• ตัวรับรู้รูปแบบ (Pattern-recognition receptors)
• เซลล์ออกฤทธิ์โดยกำเนิด (มาโครฟาจ, นิวโทรฟิล, เซลล์ NK)
• ภูมิคุ้มกันชนิด Th1 และภูมิคุ้มกันแบบอาศัยเซลล์ต่อโปรโตซัวภายในเซลล์
• ภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2 (Th2) ต่อหนอนพยาธิ
• อีโอซิโนฟิล, แมสต์เซลล์, และ IgE
• เซลล์ T ควบคุม (Regulatory T cells)
• ภูมิคุ้มกันที่ได้รับและภูมิคุ้มกันร่วม (Acquired and concomitant immunity)

Mechanisms

ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดจะทำงานก่อน: ตัวรับรู้รูปแบบจะตรวจจับโมเลกุลที่มาจากปรสิตและกระตุ้นมาโครฟาจ นิวโทรฟิล เซลล์เพชฌฆาตธรรมชาติ (natural killer cells) และสารสื่อการอักเสบ (inflammatory mediators) ซึ่งเริ่มควบคุมการติดเชื้อและกำหนดรูปแบบการตอบสนองแบบปรับตัว (Takeuchi, 2010; Stevenson, 2004) จากนั้นภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวจะแบ่งขั้วตามชนิดของปรสิต โดยทั่วไปแล้ว โปรโตซัวภายในเซลล์ เช่น Plasmodium และ Leishmania จะกระตุ้นการตอบสนองแบบอาศัยเซลล์ชนิด Th1 ที่ขับเคลื่อนด้วยอินเตอร์เฟอรอนแกมมา ซึ่งกระตุ้นมาโครฟาจให้ฆ่าปรสิต ในขณะที่หนอนพยาธิจะกระตุ้นภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2 ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือ อินเตอร์ลิวคิน-4, -5, และ -13, อีโอซิโนฟิล, แมสต์เซลล์, IgE, มาโครฟาจที่ถูกกระตุ้นในรูปแบบอื่น (alternatively activated macrophages) และการตอบสนองในการซ่อมแซมเนื้อเยื่อที่เหมาะสมกับหนอนพยาธิตัวใหญ่ที่อยู่นอกเซลล์ (Maizels, 2003; Allen, 2011) การตอบสนองแบบควบคุมจะช่วยลดการทำงานของกลไกเหล่านี้ และในการติดเชื้อเรื้อรัง เช่น มาลาเรีย ภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวที่ป้องกันจะสร้างขึ้นอย่างช้าๆ และมักจะไม่สามารถกำจัดเชื้อได้อย่างสมบูรณ์ (Crompton, 2014)

Clinical relevance

รูปแบบการตอบสนองเหล่านี้เป็นพื้นฐานที่อธิบายว่าเหตุใดการติดเชื้อปรสิตบางชนิดจึงถูกควบคุมโดยภูมิคุ้มกันแบบอาศัยเซลล์ และบางชนิดถูกควบคุมโดยภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2 เหตุใดโฮสต์ที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่องจึงเสี่ยงต่อปรสิตบางชนิด และเหตุใดภูมิคุ้มกันที่ได้รับตามธรรมชาติจากปรสิต เช่น มาลาเรีย จึงเกิดขึ้นช้าและไม่สมบูรณ์ ข้อมูลนี้เสนอภูมิคุ้มกันวิทยาเชิงกลไกเพื่อการอ้างอิงและการศึกษา ไม่ใช่เพื่อเป็นแนวทางในการวินิจฉัยหรือรักษาบุคคล

Epidemiology

ภูมิคุ้มกันที่ได้รับจากมาลาเรียแสดงให้เห็นถึงรูปแบบในระดับประชากร: ในพื้นที่ที่มีการระบาด การสัมผัสเชื้อซ้ำๆ จะค่อยๆ ให้การป้องกันบางส่วนต่อโรครุนแรงและภาวะปรสิตในเลือดสูง แทนที่จะเป็นการกำจัดเชื้ออย่างสมบูรณ์ ดังนั้นเด็กโตและผู้ใหญ่จึงทนต่อการติดเชื้อได้ดีกว่าเด็กเล็ก ซึ่งสะท้อนถึงภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวที่สร้างขึ้นอย่างช้าๆ และไม่สมบูรณ์ (Crompton, 2014)

History

ภูมิคุ้มกันวิทยาของปรสิตได้รับการจัดระเบียบใหม่โดยการรับรู้ว่าเซลล์ CD4 T แตกต่างกันไปเป็นเซลล์ย่อยผู้ช่วยที่มีการทำงานแตกต่างกัน หนอนพยาธิกลายเป็นตัวกระตุ้นต้นแบบของภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2 ในขณะที่โปรโตซัวภายในเซลล์เป็นแกนหลักของการศึกษา Th1 ซึ่งเป็นการป้องกันแบบอาศัยเซลล์; งานวิจัยต่อมาได้รวมการรับรู้โดยกำเนิด การตอบสนองแบบควบคุม และหน้าที่ในการซ่อมแซมเนื้อเยื่อเข้าไว้ด้วยกัน เพื่อให้ได้คำอธิบายที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับภูมิคุ้มกันต่อต้านปรสิต (Maizels, 2003; Allen, 2011)

Debates

เหตุใดภูมิคุ้มกันที่ได้รับตามธรรมชาติจากปรสิตจึงเกิดขึ้นช้าและไม่สมบูรณ์

ภูมิคุ้มกันที่ป้องกันปรสิต เช่น มาลาเรีย จะพัฒนาขึ้นหลังจากได้รับเชื้อซ้ำๆ เท่านั้น และไม่ค่อยกำจัดเชื้อได้อย่างสมบูรณ์; ไม่ว่าสิ่งนี้จะสะท้อนถึงความหลากหลายของแอนติเจน การควบคุมที่เกิดจากปรสิต หรือข้อจำกัดโดยธรรมชาติของการตอบสนอง ยังคงเป็นคำถามที่เปิดกว้างซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของการพัฒนาวัคซีน

Key figures

• Mary Stevenson
• Eleanor Riley
• Rick Maizels
• Judith Allen

Seminal works

• maizels-2003
• stevenson-2004
• allen-2011

Frequently asked questions

เหตุใดการติดเชื้อหนอนพยาธิและการติดเชื้อโปรโตซัวจึงกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่แตกต่างกัน?

โดยทั่วไปแล้ว โปรโตซัวภายในเซลล์จะถูกควบคุมโดยภูมิคุ้มกันแบบอาศัยเซลล์ชนิด Th1 ซึ่งกระตุ้นมาโครฟาจให้ฆ่าพวกมัน ในขณะที่หนอนพยาธิหลายเซลล์ขนาดใหญ่จะกระตุ้นภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2 (Th2) ซึ่งเกี่ยวข้องกับอีโอซิโนฟิล แมสต์เซลล์ IgE และการตอบสนองในการซ่อมแซมเนื้อเยื่อที่เหมาะสมกว่าสำหรับการขับไล่หรือกักกันหนอนพยาธิ

เหตุใดภูมิคุ้มกันต่อมาลาเรียจึงไม่คงอยู่ตลอดชีวิตหลังการติดเชื้อเพียงครั้งเดียว?

ภูมิคุ้มกันที่ป้องกันมาลาเรียจะสร้างขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปเมื่อได้รับเชื้อซ้ำๆ และมักจะควบคุมมากกว่ากำจัดปรสิต ดังนั้นจึงเป็นภูมิคุ้มกันบางส่วนและสามารถลดลงได้ ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้การพัฒนาวัคซีนที่มีประสิทธิภาพเป็นเรื่องยาก