ภูมิคุ้มกันของทางเดินหายใจและการป้องกันของเยื่อบุผิว

ทางเดินหายใจมีพื้นผิวเยื่อบุผิวที่กว้างและบางมาก ซึ่งสัมผัสกับอากาศที่หายใจเข้าไป จุลชีพ และสารก่อภูมิแพ้ และต้องป้องกันตัวเองในขณะที่ยังคงรักษาการแลกเปลี่ยนก๊าซให้ไม่ถูกขัดขวาง ภูมิคุ้มกันของเยื่อบุทางเดินหายใจเป็นการรวมกันของกำแพงเยื่อบุผิวทางเดินหายใจ การกำจัดโดยใช้เมือกและขนเซลล์ (mucociliary clearance) และการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและแบบปรับตัว เพื่อขับไล่เชื้อโรคที่จุดเริ่มต้นโดยไม่ก่อให้เกิดการอักเสบที่เป็นอันตราย

Definition

ภูมิคุ้มกันของทางเดินหายใจคือการป้องกันทางภูมิคุ้มกันของเยื่อบุผิวของทางเดินหายใจและปอด ซึ่งรวมเอาอุปสรรคของเยื่อบุผิวและการกำจัดโดยใช้เมือกและขนเซลล์เข้ากับการรับรู้โดยกำเนิดและการตอบสนองแบบปรับตัว เพื่อปกป้องพื้นผิวทางเดินหายใจจากเชื้อโรคที่หายใจเข้าไป ในขณะที่จำกัดพยาธิสภาพทางภูมิคุ้มกัน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมกำแพงเยื่อบุทางเดินหายใจและปอด การป้องกันโดยกำเนิดอย่างรวดเร็วในระดับท้องถิ่นต่อเชื้อโรคในระบบทางเดินหายใจ และการควบคุมภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2 ที่พื้นผิวทางเดินหายใจ เป็นข้อมูลอ้างอิงภายในสาขาภูมิคุ้มกันวิทยาของเยื่อบุผิว และไม่ใช่แนวทางทางคลินิกสำหรับโรคระบบทางเดินหายใจ

Core questions

• เยื่อบุผิวทางเดินหายใจป้องกันเชื้อโรคที่หายใจเข้าไปที่จุดเริ่มต้นได้อย่างไร?
• กลไกโดยกำเนิดใดที่ให้การป้องกันระบบทางเดินหายใจในระยะแรกสุด?
• ภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2 ในทางเดินหายใจถูกควบคุมอย่างไร และเมื่อใดที่มันกลายเป็นอันตราย?
• ภูมิคุ้มกันของระบบทางเดินหายใจเปรียบเทียบกับภูมิคุ้มกันที่บริเวณเยื่อบุผิวอื่นๆ อย่างไร?

Key concepts

• กำแพงเยื่อบุผิวทางเดินหายใจ
• การกำจัดโดยใช้เมือกและขนเซลล์
• เปปไทด์ต้านจุลชีพและสารลดแรงตึงผิว
• การป้องกันไวรัสโดยกำเนิด (อินเตอร์เฟอรอน)
• มาโครฟาจในถุงลมปอด
• ภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2 และสารเตือนภัยจากเยื่อบุผิว
• เนื้อเยื่อน้ำเหลืองที่เกี่ยวข้องกับหลอดลม (BALT)

Mechanisms

เยื่อบุผิวทางเดินหายใจสร้างกำแพงที่ปกคลุมด้วยเมือกและถูกกำจัดออกโดยการโบกสะบัดของขนเซลล์ที่ประสานกัน ซึ่งจะกำจัดอนุภาคและจุลชีพที่ติดอยู่ เซลล์เยื่อบุผิวและเซลล์ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดที่อาศัยอยู่ รวมถึงมาโครฟาจในถุงลมปอด จะรับรู้เชื้อโรคและสร้างการป้องกันในระยะแรกในระดับท้องถิ่น เช่น การตอบสนองของอินเตอร์เฟอรอนต่อไวรัสทางเดินหายใจ เซลล์เยื่อบุผิวทำหน้าที่เป็นผู้เฝ้าระวังสำหรับภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2 โดยปล่อยสารเตือนภัย (alarmins) ที่สามารถกระตุ้นการตอบสนองต่อภูมิแพ้และปรสิต ซึ่งต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อหลีกเลี่ยงการอักเสบของทางเดินหายใจ ภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว รวมถึงการตอบสนองของแอนติบอดีและทีเซลล์ในระดับท้องถิ่น จะเสริมการป้องกันเหล่านี้ เช่นเดียวกับที่บริเวณเยื่อบุผิวอื่นๆ การป้องกันจะสมดุลกับความจำเป็นในการจำกัดพยาธิสภาพทางภูมิคุ้มกันในเนื้อเยื่อแลกเปลี่ยนก๊าซที่บอบบาง

Clinical relevance

ภูมิคุ้มกันของเยื่อบุทางเดินหายใจเป็นพื้นฐานของการป้องกันการติดเชื้อทางเดินหายใจและมีส่วนในการก่อให้เกิดโรคต่างๆ เช่น โรคหอบหืดและการอักเสบของทางเดินหายใจจากภูมิแพ้ และเป็นเป้าหมายของกลยุทธ์การฉีดวัคซีนทางเยื่อบุผิวและทางจมูก ข้อมูลนี้เสนอชีววิทยาพื้นฐานเพื่อการอ้างอิงและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

ภูมิคุ้มกันวิทยาของระบบทางเดินหายใจพัฒนามาจากการตระหนักว่าทางเดินหายใจเป็นกำแพงภูมิคุ้มกันที่ทำงานอยู่ ไม่ใช่ท่อส่งผ่านที่เฉื่อยชา โดยการศึกษาการกำจัดโดยใช้เมือกและขนเซลล์และมาโครฟาจในถุงลมปอดได้นำไปสู่คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับการป้องกันโดยกำเนิดในระยะแรกในระดับท้องถิ่น และวิธีการที่เซลล์เยื่อบุผิวที่เป็นกำแพงเริ่มต้นและควบคุมภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2

Key figures

• Akiko Iwasaki
• Bart Lambrecht
• Hamida Hammad

Seminal works

• iwasaki-2016
• hammad-2015

Frequently asked questions

การกำจัดโดยใช้เมือกและขนเซลล์คืออะไร?

เป็นการป้องกันทางกลไกของทางเดินหายใจ โดยชั้นเมือกจะดักจับอนุภาคและจุลชีพที่หายใจเข้าไป และการโบกสะบัดของขนเซลล์ที่ประสานกันจะกวาดเมือกขึ้นไปด้านบนออกจากปอด เพื่อกำจัดสิ่งแปลกปลอมที่ติดอยู่ก่อนที่จะก่อให้เกิดการติดเชื้อ

เหตุใดภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2 จึงมีความสำคัญในทางเดินหายใจ?

เซลล์เยื่อบุผิวทางเดินหายใจช่วยเริ่มต้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันชนิดที่ 2 ต่อปรสิตและสารก่อภูมิแพ้ เมื่อการตอบสนองนี้ผิดปกติ จะมีส่วนทำให้เกิดการอักเสบของทางเดินหายใจจากภูมิแพ้และโรคหอบหืด ดังนั้นการควบคุมจึงเป็นหัวใจสำคัญของภูมิคุ้มกันของเยื่อบุทางเดินหายใจ