ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและการจดจำ
ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดเป็นกลไกการป้องกันของโฮสต์ที่มีวิวัฒนาการมาอย่างยาวนานและถูกเข้ารหัสในเชื้อพันธุ์ ซึ่งให้การตอบสนองที่รวดเร็วและกว้างขวางต่อจุลชีพและความเสียหายของเนื้อเยื่อ แตกต่างจากระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวตรงที่ไม่มีการจัดเรียงตัวรับแอนติเจนใหม่หรือสร้างความทรงจำทางภูมิคุ้มกัน แต่จะจดจำรูปแบบโมเลกุลที่อนุรักษ์ไว้ผ่านชุดตัวรับที่จำกัด และออกฤทธิ์ภายในไม่กี่นาทีถึงไม่กี่ชั่วโมงหลังจากการบาดเจ็บ
Definition
ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดคือชุดของการป้องกันของโฮสต์ที่มีอยู่ก่อนการติดเชื้อ ตอบสนองอย่างรวดเร็วและส่วนใหญ่ไม่จำเพาะต่อแอนติเจน จดจำรูปแบบโมเลกุลที่อนุรักษ์ไว้ของจุลชีพและรูปแบบโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับอันตรายผ่านตัวรับที่ถูกเข้ารหัสในเชื้อพันธุ์ และไม่สร้างความทรงจำที่คงอยู่และจำเพาะต่อแอนติเจนในความหมายดั้งเดิม
Scope
ส่วนนี้สำรวจพื้นฐานของภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด: โฮสต์รับรู้จุลชีพและความเสียหายได้อย่างไรผ่านตัวรับรู้รูปแบบ (pattern-recognition receptors) น้ำตกคอมพลีเมนต์ทำเครื่องหมายและสลายเป้าหมายได้อย่างไร ฟาโกไซต์กลืนกินและประมวลผลสารและเชื่อมโยงกับการตอบสนองแบบปรับตัวได้อย่างไร สารสื่ออักเสบและไซโตไคน์ประสานการตอบสนองได้อย่างไร และเซลล์ลิมฟอยด์โดยกำเนิดและเซลล์เพชฌฆาตธรรมชาติ (natural killer cells) ให้การทำงานของเซลล์ที่ออกฤทธิ์อย่างรวดเร็วได้อย่างไร นี่คือแนวทางอ้างอิงสำหรับสาขาวิชานี้มากกว่าคำแนะนำทางคลินิก
Sub-topics
Core questions
- โฮสต์แยกแยะตนเองจากสิ่งแปลกปลอมและจากอันตรายได้อย่างไรโดยไม่มีตัวรับที่จัดเรียงตัวใหม่ทางร่างกาย?
- รูปแบบโมเลกุลที่อนุรักษ์ไว้ใดบ้างที่ถูกรับรู้ และโดยตระกูลตัวรับใดบ้าง?
- ระบบที่ออกฤทธิ์โดยกำเนิด (คอมพลีเมนต์, ฟาโกไซต์, ไซโตไคน์, ลิมโฟไซต์โดยกำเนิด) ประสานการตอบสนองอย่างรวดเร็วได้อย่างไร?
- การตอบสนองโดยกำเนิดมีอิทธิพลและสั่งการภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวได้อย่างไร?
Key concepts
- รูปแบบโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับเชื้อโรค (PAMPs)
- รูปแบบโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับความเสียหาย (DAMPs)
- ตัวรับรู้รูปแบบ (PRRs)
- การจดจำที่ถูกเข้ารหัสในเชื้อพันธุ์ ไม่ใช่แบบโคลน
- การตอบสนองที่เกิดขึ้นทันทีและในระยะแรก
- การสั่งการภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว
Key theories
- ทฤษฎีการจดจำรูปแบบ
- Charles Janeway เสนอว่าระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดใช้ตัวรับรู้รูปแบบที่ถูกเข้ารหัสในเชื้อพันธุ์จำนวนจำกัดเพื่อตรวจจับรูปแบบโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับเชื้อโรคที่อนุรักษ์ไว้ ซึ่งจะช่วยแยกแยะสิ่งแปลกปลอมที่เป็นจุลชีพและกระตุ้นการกระตุ้นร่วมที่จำเป็นในการอนุญาตให้เกิดการตอบสนองแบบปรับตัว
Mechanisms
การป้องกันโดยกำเนิดเริ่มต้นด้วยอุปสรรคทางกายภาพและเคมี และเซลล์เฝ้าระวังประจำถิ่น โครงสร้างจุลชีพที่อนุรักษ์ไว้ (PAMPs) และสัญญาณอันตรายของโฮสต์ (DAMPs) จะจับกับตัวรับรู้รูปแบบทั้งบนและภายในเซลล์ กระตุ้นการส่งสัญญาณที่ขับเคลื่อนการอักเสบ การสะสมของคอมพลีเมนต์ การกลืนกิน และการผลิตไซโตไคน์ ผลลัพธ์เหล่านี้จะดึงดูดและกระตุ้นเซลล์ที่ออกฤทธิ์ ยับยั้งการบาดเจ็บ และนำเสนอแอนติเจนต่อลิมโฟไซต์ ซึ่งจะสั่งการตอบสนองแบบปรับตัวที่ช้ากว่า ระบบนี้แลกความจำเพาะที่ละเอียดของภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวกับความเร็วและความกว้างขวาง
Clinical relevance
ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดเป็นพื้นฐานของการตอบสนองของโฮสต์ในระยะแรกต่อการติดเชื้อและการบาดเจ็บ และเป็นแนวคิดพื้นฐานสำหรับการทำความเข้าใจการอักเสบ ภาวะติดเชื้อในกระแสเลือด ภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องปฐมภูมิของส่วนประกอบโดยกำเนิด และการทำงานของสารเสริมในวัคซีน ข้อมูลนี้อธิบายชีววิทยาที่เป็นพื้นฐานของบริบทดังกล่าว และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล
Evidence & guidelines
คำอธิบายในที่นี้อ้างอิงจากการทบทวนวรรณกรรมที่ได้รับการอ้างอิงอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและการจดจำรูปแบบ โดยสรุปความเข้าใจทางภูมิคุ้มกันวิทยาที่เป็นที่ยอมรับมากกว่าหลักฐานทางคลินิกเชิงปริมาณหรือแนวทางปฏิบัติ
History
ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดเคยถูกมองว่าเป็นแนวป้องกันด่านแรกที่ดั้งเดิมและไม่จำเพาะ ซึ่งด้อยกว่าภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว สมมติฐานการจดจำรูปแบบของ Janeway ในปี 1989 ได้ปรับเปลี่ยนมุมมองให้เป็นระบบที่สามารถจำแนกและสั่งการตอบสนองแบบปรับตัว และการระบุ Toll-like receptors และเซ็นเซอร์อื่นๆ ในภายหลังได้นำการจดจำระดับโมเลกุลมาเป็นศูนย์กลางของสาขาวิชานี้ ซึ่งเป็นผลงานที่ได้รับการยอมรับด้วยรางวัลโนเบลในปี 2011 แก่ Hoffmann และ Beutler
Key figures
- Charles Janeway
- Ruslan Medzhitov
- Shizuo Akira
- Jules Hoffmann
- Bruce Beutler
Related topics
Seminal works
- medzhitov-1997
- akira-2006
- takeuchi-2010
Frequently asked questions
- ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดแตกต่างจากภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวอย่างไร?
- ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดนั้นรวดเร็ว ถูกเข้ารหัสในเชื้อพันธุ์ และจดจำรูปแบบโมเลกุลที่อนุรักษ์ไว้ซึ่งพบได้ในจุลชีพหลายชนิด โดยไม่สร้างความทรงจำที่จำเพาะต่อแอนติเจนที่คงอยู่ ภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวนั้นช้ากว่า ใช้ตัวรับที่จัดเรียงตัวใหม่ทางร่างกายเพื่อการจดจำที่จำเพาะสูง และสร้างความทรงจำ
- ระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดมีความทรงจำหรือไม่?
- ตามหลักแล้วเคยเชื่อว่าไม่มีความทรงจำ แต่การวิจัยเกี่ยวกับภูมิคุ้มกันที่ได้รับการฝึกฝน (trained immunity) ชี้ให้เห็นว่าเซลล์โดยกำเนิดบางชนิดสามารถแสดงการปรับเปลี่ยนการทำงานใหม่ได้หลังจากการกระตุ้นก่อนหน้านี้ ข้อมูลนี้ถือว่าความทรงจำในความหมายดั้งเดิมเป็นคุณสมบัติของภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว