เซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำและเซลล์พลาสมาอายุยืน

เซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำ (Memory B cells) และเซลล์พลาสมาอายุยืน (long-lived plasma cells) เป็นผลผลิตสองชนิดที่มีอายุยืนยาวจากการตอบสนองของเซลล์บี ซึ่งร่วมกันรักษาระบบภูมิคุ้มกันแบบฮิวเมอรัล (humoral immunity) หลังจากที่การติดเชื้อหรือการฉีดวัคซีนได้สิ้นสุดลง เซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำเป็นลิมโฟไซต์ที่สงบนิ่งและเคยสัมผัสแอนติเจนมาแล้ว ซึ่งพร้อมที่จะตอบสนองอย่างรวดเร็วเมื่อมีการสัมผัสซ้ำ ในขณะที่เซลล์พลาสมาอายุยืนเป็นโรงงานที่แตกต่างกันอย่างสมบูรณ์ซึ่งหลั่งแอนติบอดีอย่างต่อเนื่องจากแหล่งอาศัยเพื่อความอยู่รอดในไขกระดูก โดยรักษาระดับภูมิคุ้มกันที่ป้องกันได้เป็นเวลาหลายปี

Definition

เซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำคือลิมโฟไซต์บีที่มีอายุยืนยาวและเคยสัมผัสแอนติเจนมาแล้ว ซึ่งเป็นตัวกลางในการตอบสนองแบบรวดเร็ว และเซลล์พลาสมาอายุยืนคือเซลล์ที่ไม่แบ่งตัวและแตกต่างกันอย่างสมบูรณ์ซึ่งหลั่งแอนติบอดีและรักษาระดับแอนติบอดีหมุนเวียนที่คงทนจากแหล่งอาศัยเพื่อความอยู่รอด โดยส่วนใหญ่อยู่ในไขกระดูก

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงวิธีการที่เซลล์ทั้งสองชนิดนี้เกิดขึ้น (ส่วนใหญ่มาจากการตอบสนองของศูนย์กลางการสร้างภูมิคุ้มกัน หรือ germinal-centre reaction) ความแตกต่างในหน้าที่และอายุขัยของพวกมัน ตำแหน่งที่เซลล์พลาสมาอายุยืนอาศัยอยู่ และวิธีการที่ส่วนประกอบทั้งสองนี้ร่วมกันอธิบายความจำทางซีรัม (serological memory) เนื้อหานี้จะกล่าวถึงชีววิทยาในระดับกลไกและอ้างอิง และไม่ได้กล่าวถึงการทดสอบแอนติบอดีทางคลินิกหรือการบำบัดด้วยอิมมูโนโกลบูลิน

Core questions

• ปฏิกิริยาของศูนย์กลางการสร้างภูมิคุ้มกันทำให้เกิดเซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำเทียบกับเซลล์พลาสมาอายุยืนได้อย่างไร?
• อะไรที่ทำให้เซลล์พลาสมาอายุยืนสามารถอยู่รอดและหลั่งแอนติบอดีได้เป็นเวลาหลายปีโดยไม่แบ่งตัว?
• เซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำมีส่วนช่วยในการตอบสนองแบบรวดเร็วเมื่อแอนติเจนปรากฏขึ้นอีกครั้งได้อย่างไร?
• แอนติบอดีที่คงทนถูกรักษาไว้โดยเซลล์พลาสมาอายุยืน โดยเซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำที่ถูกกระตุ้นซ้ำ หรือทั้งสองอย่าง?

Key concepts

• เซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำ
• เซลล์พลาสมาอายุยืน
• ปฏิกิริยาของศูนย์กลางการสร้างภูมิคุ้มกัน
• การกลายพันธุ์แบบโซมาติกและการเพิ่มความจำเพาะ
• การรวมตัวแบบเปลี่ยนคลาส
• แหล่งอาศัยเพื่อความอยู่รอดในไขกระดูก
• ความจำทางซีรัม
• การตอบสนองของแอนติบอดีแบบรวดเร็ว (ทุติยภูมิ)

Key theories

ต้นกำเนิดของเซลล์บีชนิดความจำจากศูนย์กลางการสร้างภูมิคุ้มกัน

ภายในศูนย์กลางการสร้างภูมิคุ้มกัน เซลล์บีจะมีการขยายตัวของโคลน การกลายพันธุ์แบบโซมาติก และการคัดเลือกตามความจำเพาะ และปฏิกิริยานี้จะสร้างทั้งเซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำและเซลล์พลาสมาที่มีความจำเพาะสูง ซึ่งเชื่อมโยงการเพิ่มความจำเพาะเข้ากับส่วนประกอบของความจำที่คงทน

แบบจำลองแหล่งอาศัยเพื่อความอยู่รอดของเซลล์พลาสมาที่มีอายุยืนยาว

เซลล์พลาสมาอายุยืนไม่ได้คงอยู่ด้วยความเป็นอมตะโดยธรรมชาติเพียงอย่างเดียว แต่โดยการครอบครองแหล่งอาศัยที่จำกัดและให้การสนับสนุน ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในไขกระดูก ซึ่งให้สัญญาณการอยู่รอดที่ช่วยให้สามารถหลั่งแอนติบอดีได้อย่างต่อเนื่อง

Mechanisms

หลังจากการสัมผัสแอนติเจนและความช่วยเหลือจากทีเซลล์ เซลล์บีที่ถูกกระตุ้นจะเข้าสู่ศูนย์กลางการสร้างภูมิคุ้มกัน (germinal centres) ซึ่งพวกมันจะเพิ่มความหลากหลายของยีนอิมมูโนโกลบูลินโดยการกลายพันธุ์แบบโซมาติก (somatic hypermutation) และถูกคัดเลือกเพื่อให้มีความจำเพาะสูงขึ้น ผู้รอดชีวิตจะออกจากศูนย์กลางในรูปของเซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำ หรือในรูปของพลาสมาบลาสต์ (plasmablasts) ที่จะพัฒนาไปเป็นเซลล์พลาสมา เซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำจะหมุนเวียนหรืออาศัยอยู่ในเนื้อเยื่อน้ำเหลืองในสภาพพัก และเมื่อมีการสัมผัสซ้ำ พวกมันจะเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็วและแตกต่างไปเป็นเซลล์หลั่งแอนติบอดีใหม่ เซลล์พลาสมาบางส่วนจะเคลื่อนย้ายไปยังไขกระดูก ซึ่งแหล่งอาศัยของเซลล์สโตรมา (stromal niches) จะให้ปัจจัยการอยู่รอดที่ช่วยให้พวกมันหลั่งแอนติบอดีได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่มีการแบ่งตัวเพิ่มเติม ซึ่งผลิตแอนติบอดีในซีรัมที่มีอายุยืนยาวซึ่งเป็นความจำทางซีรัมที่อธิบายโดย Ahmed และ Gray

Clinical relevance

เนื่องจากเซลล์พลาสมาอายุยืนและเซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำเป็นตัวกำหนดว่าแอนติบอดีที่เกิดจากวัคซีนหรือการติดเชื้อจะคงทนเพียงใด พวกมันจึงเป็นกรอบที่อธิบายว่าทำไมวัคซีนบางชนิดจึงให้การป้องกันตลอดชีวิตและบางชนิดเสื่อมลง และทำไมภาวะภูมิต้านตนเองที่เกิดจากแอนติบอดีจึงรักษายาก บทความนี้อธิบายชีววิทยาในเชิงแนวคิดเพื่อช่วยในการทำความเข้าใจ และไม่ได้ให้คำแนะนำเกี่ยวกับการทดสอบแอนติบอดี ตารางการฉีดวัคซีน หรือการบำบัดรักษา

Evidence & guidelines

ข้อมูลในที่นี้ได้มาจากภูมิคุ้มกันวิทยาเชิงทดลองที่สังเคราะห์ในบทวิจารณ์เชิงบรรยายที่สำคัญ แทนที่จะมาจากงานวิจัยทางคลินิกหรือแนวทางปฏิบัติ ข้ออ้างอิงเชิงกลไกอ้างอิงถึงบทวิจารณ์ที่อ้างถึงและงานวิจัยหลักที่พวกเขาสรุป

History

ความจำทางซีรัมเป็นที่รู้จักมานานก่อนที่จะเข้าใจพื้นฐานทางเซลล์ของมัน ศูนย์กลางการสร้างภูมิคุ้มกันถูกอธิบายด้วยกล้องจุลทรรศน์เมื่อกว่าศตวรรษที่แล้ว แต่บทบาทของมันในฐานะกลไกหลักของการเพิ่มความจำเพาะ (affinity maturation) และการสร้างเซลล์ความจำได้รับการชี้แจงโดยการศึกษาทางเซลล์ในภายหลัง และล่าสุดโดยการศึกษาด้วยการถ่ายภาพแบบ intravital การรับรู้ว่ามีส่วนประกอบที่แตกต่างกันของเซลล์พลาสมาที่ไม่แบ่งตัวและมีอายุยืนยาวในไขกระดูกที่รักษาระดับแอนติบอดีได้ ทำให้ความจำถูกตีความใหม่ว่าเป็นความร่วมมือระหว่างเซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำที่พักตัวและโรงงานผลิตแอนติบอดีที่คงอยู่

Debates

อะไรที่รักษาระดับแอนติบอดีในซีรัมในระยะยาว?

การที่ระดับภูมิคุ้มกันที่คงทนขึ้นอยู่กับเซลล์พลาสมาที่มีอายุยืนยาวโดยธรรมชาติที่ครอบครองแหล่งอาศัยในไขกระดูกเป็นหลัก หรือการเติมเต็มอย่างต่อเนื่องจากเซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำที่ถูกกระตุ้นซ้ำ ยังคงเป็นที่ถกเถียงกัน และอาจแตกต่างกันไปตามแอนติเจนและบริบท

Key figures

• Tomohiro Kurosaki
• Stephen Nutt
• David Tarlinton
• Gabriel Victora
• Michel Nussenzweig
• Rafi Ahmed

Seminal works

• kurosaki-2015
• nutt-2015
• victora-nussenzweig-2012

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างเซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำและเซลล์พลาสมาอายุยืนคืออะไร?

เซลล์เม็ดเลือดขาวบีชนิดความจำคือลิมโฟไซต์ที่พักตัวและเคยสัมผัสแอนติเจนมาแล้ว ซึ่งรอและตอบสนองอย่างรวดเร็วหากแอนติเจนกลับมาอีกครั้ง; เซลล์พลาสมาอายุยืนคือเซลล์ที่แตกต่างกันอย่างสมบูรณ์ซึ่งหลั่งแอนติบอดีอย่างต่อเนื่องจากแหล่งอาศัยเพื่อความอยู่รอด โดยรักษาระดับภูมิคุ้มกันแม้ไม่มีการสัมผัสซ้ำ

เซลล์พลาสมาอายุยืนอาศัยอยู่ที่ไหน?

ส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในไขกระดูก ซึ่งแหล่งอาศัยของเซลล์สโตรมาที่เฉพาะเจาะจงจะให้สัญญาณการอยู่รอดที่ช่วยให้พวกมันคงอยู่และหลั่งแอนติบอดีต่อไปได้เป็นเวลาหลายปี