การตอบสนองของภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและระบบอินเตอร์เฟอรอน

การตอบสนองของภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดเป็นแนวป้องกันแรกที่รวดเร็วของโฮสต์ต่อการติดเชื้อไวรัส จุดเด่นของการตอบสนองนี้ในภูมิคุ้มกันต้านไวรัสคือระบบอินเตอร์เฟอรอนชนิดที่ 1: เซลล์ที่ติดเชื้อจะตรวจจับกรดนิวคลีอิกของไวรัส หลั่งอินเตอร์เฟอรอน และกระตุ้นสภาวะต้านไวรัสในตัวเองและเซลล์ข้างเคียงผ่านการชักนำยีนที่ถูกกระตุ้นด้วยอินเตอร์เฟอรอน

Definition

การตอบสนองของภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดต่อไวรัสคือการป้องกันของโฮสต์ที่ไม่จำเพาะต่อแอนติเจน ซึ่งถูกระดมอย่างรวดเร็ว โดยการตรวจจับส่วนประกอบของไวรัสจะกระตุ้นอินเตอร์เฟอรอนชนิดที่ 1 และยีนตัวกระตุ้นที่ถูกกระตุ้นด้วยอินเตอร์เฟอรอน ซึ่งสร้างสภาวะต้านไวรัสและจำกัดการจำลองแบบของไวรัสก่อนที่ภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวจะพัฒนาขึ้น

Scope

บทความนี้ครอบคลุมการตอบสนองต้านไวรัสโดยกำเนิด: เซลล์ที่ติดเชื้อตรวจจับไวรัสได้อย่างไร การผลิตและการส่งสัญญาณของอินเตอร์เฟอรอนชนิดที่ 1 กลุ่มผลิตภัณฑ์ยีนที่ถูกกระตุ้นด้วยอินเตอร์เฟอรอนที่หลากหลายซึ่งจำกัดการจำลองแบบ และเซลล์ตัวกระตุ้นโดยกำเนิด เช่น เซลล์เพชฌฆาตธรรมชาติ (natural killer cells) นี่คือข้อมูลอ้างอิงเกี่ยวกับกลไกต้านไวรัสมากกว่าคำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• เซลล์ที่ติดเชื้อตรวจจับได้อย่างไรว่ามีไวรัสอยู่ในเซลล์?
• การส่งสัญญาณอินเตอร์เฟอรอนชนิดที่ 1 มีผลอย่างไรต่อเซลล์ที่ติดเชื้อและเซลล์ข้างเคียง?
• ผลิตภัณฑ์ยีนที่ถูกกระตุ้นด้วยอินเตอร์เฟอรอนชนิดใดที่จำกัดการจำลองแบบของไวรัส และจำกัดได้อย่างไร?
• การตอบสนองโดยกำเนิดมีผลต่อการตอบสนองแบบปรับตัวที่ตามมาอย่างไร?

Key concepts

• อินเตอร์เฟอรอนชนิดที่ 1 (IFN-alpha, IFN-beta)
• ยีนที่ถูกกระตุ้นด้วยอินเตอร์เฟอรอน (ISGs)
• สภาวะต้านไวรัส
• เซลล์เพชฌฆาตธรรมชาติ
• วิถีตัวกระตุ้น PKR, OAS/RNase L และ Mx
• การส่งสัญญาณอินเตอร์เฟอรอนแบบ autocrine และ paracrine

Mechanisms

การตรวจจับกรดนิวคลีอิกของไวรัสโดยเซ็นเซอร์ของโฮสต์จะกระตุ้นการส่งสัญญาณแบบลูกโซ่ที่มาบรรจบกันที่การผลิตอินเตอร์เฟอรอนชนิดที่ 1 อินเตอร์เฟอรอนที่หลั่งออกมาจะจับกับตัวรับบนเซลล์เดียวกันและเซลล์ข้างเคียง กระตุ้นวิถี JAK-STAT และชักนำยีนที่ถูกกระตุ้นด้วยอินเตอร์เฟอรอนหลายร้อยยีน ผลิตภัณฑ์ของยีนเหล่านี้ออกฤทธิ์เกือบทุกขั้นตอนของวงจรชีวิตของไวรัส: PKR จะยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน ระบบ OAS/RNase L จะย่อยสลาย RNA ของไวรัส โปรตีน Mx จะยับยั้งการจำลองแบบ และตัวกระตุ้นอื่นๆ จะจำกัดการเข้าสู่เซลล์ การถอดรหัส หรือการปล่อยไวรัส สิ่งนี้สร้างสภาวะต้านไวรัสที่จำกัดการแพร่กระจาย ในขณะที่เซลล์โดยกำเนิด เช่น เซลล์เพชฌฆาตธรรมชาติจะกำจัดเซลล์ที่ติดเชื้อบางส่วน และอินเตอร์เฟอรอนช่วยกำหนดรูปแบบการตอบสนองแบบปรับตัวที่ตามมา

Clinical relevance

ระบบอินเตอร์เฟอรอนมีความสำคัญต่อการควบคุมการติดเชื้อไวรัสในระยะแรก และให้ข้อมูลเชิงลึกว่าเหตุใดแนวทางที่ใช้อินเตอร์เฟอรอนและแนวทางที่ปรับเปลี่ยนอินเตอร์เฟอรอนจึงส่งผลต่อโรคไวรัส บทความนี้อธิบายกลไกต้านไวรัสโดยกำเนิดและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษาของแต่ละบุคคล

History

ระบบอินเตอร์เฟอรอนได้รับการยอมรับว่าเป็นกิจกรรมต้านไวรัสที่สามารถชักนำได้ และต่อมาได้ถูกระบุว่าเป็นเครือข่ายการส่งสัญญาณที่กระตุ้นชุดยีนตัวกระตุ้นจำนวนมาก งานวิจัยตลอดช่วงทศวรรษ 2000 ได้ทำแผนที่วิถีการตรวจจับที่กระตุ้นอินเตอร์เฟอรอน และจัดทำรายการผลิตภัณฑ์ยีนที่ถูกกระตุ้นด้วยอินเตอร์เฟอรอนที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการออกฤทธิ์ต้านไวรัส โดยวางกรอบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดให้เป็นชั้นการป้องกันที่ตั้งโปรแกรมได้มากกว่ากลไกเดียว

Key figures

• Shizuo Akira
• Charles Rice
• Bryan Williams
• Taro Kawai

Seminal works

• akira-2006
• schneider-2014
• sadler-2008

Frequently asked questions

ยีนที่ถูกกระตุ้นด้วยอินเตอร์เฟอรอนคืออะไร?

เป็นยีนของโฮสต์ที่ถูกเปิดใช้งานโดยการส่งสัญญาณอินเตอร์เฟอรอน ซึ่งผลิตภัณฑ์ของยีนเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการออกฤทธิ์ต้านไวรัส โดยจำกัดขั้นตอนต่างๆ เช่น การเข้าสู่เซลล์ของไวรัส การจำลองแบบ การสังเคราะห์โปรตีน และการปล่อยไวรัส

การตอบสนองโดยกำเนิดแตกต่างจากการตอบสนองแบบปรับตัวต่อไวรัสอย่างไร?

การตอบสนองโดยกำเนิดนั้นรวดเร็วและไม่จำเพาะเจาะจงต่อไวรัสชนิดใดชนิดหนึ่ง โดยมีอินเตอร์เฟอรอนและตัวกระตุ้นเช่นเซลล์เพชฌฆาตธรรมชาติเป็นศูนย์กลาง ในขณะที่การตอบสนองแบบปรับตัวนั้นช้ากว่า จำเพาะต่อแอนติเจน และสร้างความทรงจำ