การเก็บกิน, การประมวลผลแอนติเจน, และการนำเสนอแอนติเจน

การเก็บกิน (Phagocytosis) คือกระบวนการที่เซลล์พิเศษ เช่น นิวโทรฟิล แมคโครฟาจ และเซลล์เดนไดรต์ เก็บกินจุลชีพและเศษซากเซลล์โดยอาศัยตัวรับจำเพาะ ซึ่งเป็นทั้งกลไกหลักในการกำจัดจุลชีพของภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด และเป็นจุดเริ่มต้นของการประมวลผลสารที่ถูกเก็บกินให้เป็นเปปไทด์เพื่อนำเสนอต่อลิมโฟไซต์ ซึ่งเชื่อมโยงการเก็บกินโดยกำเนิดกับการจดจำแบบปรับตัว

Definition

การเก็บกิน (Phagocytosis) คือการนำเข้าสารอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่าประมาณ 0.5 ไมโครเมตร เข้าสู่ฟาโกโซมที่ถูกหุ้มด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องอาศัยตัวรับและใช้พลังงาน ฟาโกโซมจะเจริญไปเป็นส่วนที่ย่อยสลายได้ ซึ่งสารที่ถูกเก็บกินจะถูกทำลาย ย่อยสลาย และในเซลล์นำเสนอแอนติเจน จะถูกประมวลผลเพื่อนำเสนอต่อทีลิมโฟไซต์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการจดจำและการดูดซึมอนุภาค การเจริญของฟาโกโซมและการรวมตัวกับส่วนที่ย่อยสลายได้ กลไกการกำจัดจุลชีพของฟาโกไซต์มืออาชีพ และการประมวลผลแอนติเจนเพื่อนำเสนอในโมเลกุล MHC เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงเกี่ยวกับกลไก ไม่ใช่แนวทางปฏิบัติทางคลินิก

Core questions

• ตัวรับใดที่จดจำอนุภาคโดยตรงหรือผ่านออปโซนินเพื่อกระตุ้นการเก็บกิน?
• ฟาโกโซมเจริญและได้รับความสามารถในการกำจัดจุลชีพได้อย่างไร?
• แอนติเจนที่ถูกเก็บกินถูกประมวลผลและบรรจุลงบนโมเลกุล MHC class I และ class II ได้อย่างไร?
• การเก็บกินโดยฟาโกไซต์โดยเซลล์เดนไดรต์เชื่อมโยงการตรวจจับโดยกำเนิดกับการกระตุ้นทีเซลล์ได้อย่างไร?

Key concepts

• ตัวรับฟาโกไซต์ (Fc, คอมพลีเมนต์, ตัวรับ scavenger)
• การเกิดออปโซไนเซชัน (Opsonization)
• การเจริญของฟาโกโซมและการสร้างฟาโกไลโซโซม
• Respiratory (oxidative) burst
• เส้นทาง MHC class I และ class II
• Cross-presentation
• เซลล์นำเสนอแอนติเจนมืออาชีพ
• Efferocytosis ของเซลล์อะพอพโทซิส

Mechanisms

ฟาโกไซต์จดจำเป้าหมายได้โดยตรงผ่านตัวรับสำหรับโครงสร้างพื้นผิวที่อนุรักษ์ไว้ หรือโดยอ้อมผ่านออปโซนิน (opsonins) เช่น แอนติบอดีและส่วนของคอมพลีเมนต์ที่จับกับอนุภาค การรวมกลุ่มของตัวรับจะกระตุ้นการยื่นของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ขึ้นกับแอคติน ซึ่งจะโอบล้อมอนุภาคเข้าสู่ฟาโกโซม ฟาโกโซมจะเจริญโดยการรวมตัวกับส่วนของเอนโดโซมและไลโซโซมตามลำดับ ทำให้เกิดความเป็นกรดและได้รับเอนไซม์ไฮโดรเลส และในนิวโทรฟิลและแมคโครฟาจ จะได้รับสารออกซิเจนและไนโตรเจนที่ทำปฏิกิริยาได้จาก respiratory burst ในเซลล์นำเสนอแอนติเจน แอนติเจนที่ถูกย่อยสลายจะถูกบรรจุลงบน MHC class II เพื่อนำเสนอต่อ CD4 T cells ในขณะที่บางเส้นทางอนุญาตให้มีการนำเสนอแอนติเจนที่ถูกนำเข้าแบบ cross-presentation บน MHC class I ไปยัง CD8 T cells ซึ่งเป็นสะพานโมเลกุลที่เชื่อมโยงการเก็บกินโดยกำเนิดกับการกระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว

Clinical relevance

ชีววิทยาของฟาโกไซต์ช่วยให้เข้าใจความผิดปกติ เช่น โรค granulomatous เรื้อรังและภาวะเม็ดเลือดขาวนิวโทรฟิลต่ำ ความอ่อนแอต่อการติดเชื้อ pyogenic และบทบาทของเซลล์เดนไดรต์ในการเริ่มต้นภูมิคุ้มกันและความทนทานต่อภูมิคุ้มกัน ข้อมูลนี้อธิบายกลไกเพื่อการอ้างอิงและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา

Evidence & guidelines

เนื้อหาสะท้อนถึงบทวิจารณ์ที่ได้รับการยอมรับเกี่ยวกับการทำงานของฟาโกไซต์และการประมวลผลแอนติเจน มากกว่าแนวทางปฏิบัติทางคลินิก

History

การสังเกตการณ์การเก็บกินของเซลล์ของ Ilya Mechnikov ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ได้สร้างความเข้าใจว่าการเก็บกินเป็นกลไกการป้องกันและทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลในปี 1908 งานวิจัยในศตวรรษที่ 20 ได้กำหนดตัวรับและระบบกำจัดจุลชีพของฟาโกไซต์ เส้นทางที่จำเพาะต่อ MHC ของการประมวลผลแอนติเจน และการค้นพบเซลล์เดนไดรต์ของ Ralph Steinman ในฐานะผู้เริ่มต้นหลักของการตอบสนองแบบปรับตัว

Key figures

• Ilya Mechnikov
• Ralph Steinman
• Peter Cresswell
• Alan Aderem

Seminal works

• aderem-1999
• blum-2013

Frequently asked questions

การเก็บกินเชื่อมโยงภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวได้อย่างไร?

เมื่อเซลล์นำเสนอแอนติเจนมืออาชีพ โดยเฉพาะเซลล์เดนไดรต์ เก็บกินจุลชีพ พวกมันจะย่อยสลายสารเหล่านั้นและนำเสนอเปปไทด์ที่ได้บนโมเลกุล MHC ต่อทีลิมโฟไซต์ ซึ่งเปลี่ยนการกระทำในการกำจัดจุลชีพโดยกำเนิดให้เป็นขั้นตอนการนำเสนอแอนติเจนที่เริ่มต้นการตอบสนองแบบปรับตัว

ออปโซไนเซชันคืออะไร?

ออปโซไนเซชันคือการเคลือบอนุภาคด้วยโมเลกุลของโฮสต์ เช่น แอนติบอดีหรือส่วนของคอมพลีเมนต์ที่ถูกจดจำโดยตัวรับของฟาโกไซต์ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเก็บกินได้อย่างมาก