二戰以前,能活過五十歲的人不多,關鍵在免疫系統與細菌或病毒的妥協,這與人類的戰爭如出一轍。八百年前宋金之戰,朝廷中主和派是秦檜,主戰派是岳飛,如果每年只要送一點佔國家GDP 5%的歲幣就能弭平戰亂,免除送子弟上戰場犧牲的悲劇,你會做出怎樣的選擇?但送出歲幣就能常保太平嗎?當然不是!南宋最後不是亡於金,而是亡於蒙古鐵騎。
這則「漫談免疫學」要講的主題是Necroptosis,它是Necrosis與Apoptosis的合體字。對於細菌感染,Necroptosis的成因是免疫系統主戰派與主和派相持對立的結果,但要先澄清的是,主戰派與主和派都是為了人體的利益,但兩派相持的結果可能讓細菌突破免疫防線,使免疫系統錯失及時殲滅細菌的良機,但另一方面,可能人體根本無法有效阻擋細菌入侵,只能暫時採取高築城牆的方式將細菌擋在邊界。
細菌感染後,主戰派的代表是TNF-a,是武人,最早應戰,Type I IFN是文人,配合徵兵及負責後勤支援,隨著戰事提升,Neutrophil會出現下圖的變化。
圖一: 細菌感染後Neutrophil的變化
當TNF-a 誘導Neutrophil活化若無法在第一時間驅離細菌時,隨著Type I IFN(IFN-a, IFN-b)分泌越來越多,為避免戰事傷及無辜(TNF-a 在上皮、肌肉、神經等細胞傳遞死亡訊息),Type I IFN會阻撓TNF-a的進攻策略,Neutrophil可能出現短暫下降(圖一B),這過程是Necroptosis造成。我們看一下TNF-a的Signaling pathway:
圖二: TNF-a 可在免疫細胞誘導Survival signal, 但在非免疫細胞誘導Apoptosis.
TNF-a可同時啟動Apoptosis與Survival兩條路徑,對於Neutrophil,若純粹是TNF-a提升,會走向Survival pathway,原本Neutrophil的壽命只有8-12小時,經由細菌感染,TNF-a的刺激後,壽命可能延長一倍,因此可見Neutrophil快速上升(圖一A)。如果Neutrophil無法及時清除細菌,主和派的Type I IFN會制止主戰派的TNF-a,減少兵員與後勤補給,此時可見Neutrophil慢慢下降(圖一B),這是Type I IFN促使TNF-a在Neutrophil引發Necroptosis,如下圖:
圖三; Type I IFN會促使Neutrophil的TNF-a signaling偏離Cell survival,走向RIP3/MLKL所引發的Necroptosis。
圖四: Necroptosis發生前,磷酸化的MLKL會聚合在細胞膜打洞,造成Neutrophil及Macrophage死亡。促成Necroptosis發生的因素有三,其一是TNF-a,它原本要讓Neutrophil及Macrophage活化,但細菌(其二)賄絡Type I IFN(其三),促使Type I IFN把TNF-a帶向Necroptosis,Neutrophil及Macrophage就會走向死亡。
細菌感染若引發強烈的Adaptive immunity (即Th1/Th2 immunity),代表急性感染,如圖一C,Type II INF(IFN-g)會壓過Type I IFN,企圖迎戰細菌,如果成功就一舉殲滅細菌(多半是如此),但如果失敗,免疫系統就會高築城牆阻絕細菌擴散,演變成慢性感染,形成膿瘍。膿瘍是T lymphocyte擴大免疫反應吸引Fibroblast過來分泌纖維結締組織包圍細菌的病理表徵,好比兩千年前漢人打不過匈奴就築一道長城阻擋匈奴入侵。當膿瘍大到一定程度(例如三公分)代表Th1/Th2 immunity所擴大的免疫反應敵不過細菌向膿瘍外壁擴散,換句話說,細菌一直突破Fibroblast所建築的長城,而Th1/Th2 immunity再吸引更多T cell及B cell過來擴大免疫反應:
T cell分泌Cytokines促使Fibroblast分裂並分泌纖維結締組織築牆。
B cell自牆邊射出大量 "非專一性抗體" 阻撓細菌快速擴散,猶如冷兵器時代作戰時亂箭齊發。
膿瘍外圍的B cell遠多於T cell,非專一性抗體對於阻撓細菌擴散扮演非常重要的角色。
圖五: 肝膿瘍--T cell 擴大免疫反應吸引Fibroblast過來築牆圍堵細菌。
你可能會問,那Neutrophil在幹嘛?它們是最有能力吞食細菌的免疫細胞,為何不出來應戰?打仗不單靠兵強馬壯,政治力介入比前線戰士拼死拼活對戰局影響更大。戰事至此,膿瘍五公分,代表細菌可能用政治力造成Type I IFN > TNF-a或特殊戰術例如釋放毒物干擾免疫系統造成Type I IFN > TNF-a,削弱Neutrophil的戰力,甚至促使Neutrophil走向Necroptosis。肝膿瘍若長到五公分,勢必會長到七公分,在沒有抗生素的年代,膿瘍越長越大破入體腔,人就會死亡。
下面有一個病例:
29歲女性,主訴腸胃型感冒一個月,除了喉嚨不舒服之外,主要症狀是腹脹,吃藥一個多月,感覺肚子越來越脹,來我門診兩天前有發燒,她一年前曾因急性扁桃腺炎而住院,診所醫師說她急性扁桃腺炎復發,我看了她的藥袋,六顆藥之中,一部份針對急性扁桃腺炎,一部分針對腹脹,其中一顆是Amoxicillin 250 mg.
聽完她的敘述,我看了一下她的咽喉。
我說:你的喉嚨好好的呀!很痛嗎?
她說:有一點。
量她體溫:37.5度
她的症狀長達一個月,很不尋常,我替她排了門診當天所有能做的檢查:
腹部X光:看不出問題
腹部超音波:看不出問題
尿液檢查:正常
抽血CBC-DC露出端倪:
CRP 10.68 mg/dL
我再問她一次:你的喉嚨真的很痛嗎?
她說不覺得很痛。
WBC 16700, Seg 82.9%;CRP 10.68 mg/dL
這樣的檢驗數據,如果是急性扁桃腺炎,會很痛很痛,痛到吃不下飯。
她的腹脹症狀長達一個月,若是結腸憩室炎,已變成慢性,從CBC-DC及CRP的數值來看,已有局部膿瘍發生,病程走向Th1/Th2 immunity(圖一Neutrophil的第二個峰),膿瘍被免疫系統建築的城牆圍住,但快圍不住了,再拖幾天可能破掉。年輕人的結腸憩室炎真的會破掉嗎?請不要懷疑,真的會破掉,下面有一個病例,31歲男性,下腹脹三週只在診所拿藥吃,突然有一天半夜下腹劇痛到急診室,電腦斷層如下:
乙狀結腸慢性憩室炎破裂,膿瘍包在骨盆腔內。
http://www.jimmunol.org/content/196/1_Supplement/202.17