Antigen presenting cell (APC)有三大類,即Macrophage、Dendritic cell、B cell。Antigen presentation到底怎麼進行?細菌感染時,Macrophage會去吞食細菌,Macrophage即是APC,還需要Dendritic cell去執行Antigen presentation嗎?病毒感染時,CD8+T cell會去攻擊被感染的細胞然後摧毀病毒,需要Macrophage去執行Antigen presentation嗎?Macrophage與Dendritic cell在何時執行Antigen presentation?
先來回顧一下淋巴組織的種類:
Primary lymphoid organs包括 Bone marrow 與Thymus。
Secondary lymphoid organs包括Spleen與全身的Lymph node。
細菌或病毒入侵人體建立基地後,Antigen presentation的目的是在被感染的周圍形成新的Lymphoid tissue (如流感病毒感染後,免疫系統會在咽喉形成無數個如針尖大小的Lymphoid tissue造成疼痛),這種因應感染需要而新生的Lymphoid tissue是Tertiary lymphoid organ (TLO),Macrophage 被認為是最早的TLO inducer,關鍵的Cytokines是Macrophage吞食抗原後分泌的TNF-a與Lymphotoxin-a (LT-a)。
有了Macrophage 仍不足以建立Tertiary lymphoid organ,還需要Dendritic cell。為何開啟T cell immunity需要兩種Antigen-presenting cell?這好比Double check,若只有Macrophage發現外來抗原入侵,得到的資訊可能是假的,若Dendritic cell也遇到抗原被分解的碎片而吞進細胞,此時Presented to Th cell的抗原訊息就假不了了。
APC與Th cell之間的作用是雙向的,APC能活化Th cell,Th cell也能活化APC,兩者之間有十多個Receptor-Ligand signalings,請參考下文
https://www.nature.com/articles/nri3405?draft=marketing
如此,不管細菌感染或是病毒感染,都是由Macrophage吞食外來抗原後,釋出Cytokines;Dendritic cell再過來帶走抗原碎片,然後爬入局部淋巴結,將Non-self antigen presents to Th cell (TCR) via MHC-II,於是Th cell便在局部淋巴結分裂,向感染處移動,在感染附近分化成Th1, Th2, Tfh, Treg,便是Tertiary lymphoid organ (TLO)的T cell zone。Macrophage在感染處附近等待Th cell過來,再把抗原訊息用MHC-II傳遞給Th cell,接下來B cell/Dendritic cell也會陸續抵達TLO如下圖B: TLO所示:
DC: Dendritic cell; FDC: Follicular dendritic cell; FRC: Fibroblastic reticular cell; SCS marcophage: Subcapsular sinus macrophage; LTo: Lymphotissue organizer; LEC: Lymphatic endothelial cell; LV: Lymphic vessel; HEV: High endothelial venule
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5097899/
上圖A: LN (lymph node),B: TLO (Tertiary lymph organ)
TLO 是感染附近新形成的Lymphoid tissue,Macrophage吞食外來抗原釋放Cytokines是TLO的Inducer。Dendritic cell被Cytokines吸引過來帶走抗原碎片,爬行至局部淋巴結,如圖A: LN (1),Dendritic cell由Afferent lymphatics進入LN。
圖A(2) Dendritic cell將抗原訊息傳遞給Th cell, Th cell活化後分裂、分化成Th1/Th2/Tfh/Treg。
圖A(3)外來抗原(或其碎片)夠多時,會經由Afferent lymphatics進入附近的淋巴結,代表感染嚴重。外來抗原在抵達淋巴結的Subcapsular sinus (SCS)會被SCS-macrophage胞膜上的CD169抓住,然後SCS-macrophage再將抗原傳給B cell胞膜上的IgM(3)或傳給Follicular dendritic cell (FDC) (4),像打籃球傳球一樣。沒被抓住的抗原由Efferent lymphatics流入下ㄧ個LN(5)。
FDC可吸收(uptake)多餘的抗原,然後再傳遞給B cell,這要看B cell胞膜上的IgM是否能與抗原結合而活化(通常會有, 但並非一定會有)。Naïve B cell在圖A: LN若要進一步活化並分裂、分化,需要Th1/Th2/Tfh幫忙才能極大化。
FDC-B cell-Tfh 的關係, B cell可從FDC取得抗原, 然後Present to Tfh, Tfh再活化B cell, 使B cell進入Germinal center進行Somatic hypermutation.
圖B: TLO (Tertiary lymphoid organ) 與A: LN (Lymph node) 不同,LN會一直存在,TLO當外來抗原被清除後便會消失,因此LN外圍那層Capsule不存在於TLO,TLO也沒有SCS-macrophage。TLO內部有:
T cell zone:Macrophage與Dendritic cell在裡面執行Antigen presentation。
B cell zone:Follicular dendritic cell(FDC)由經B cell刺激Mesenchymal cell分化而來,負責儲存外來抗原的訊息,B cell一面接觸FDC,一面接觸Tfh,再加上Th1/Th2的Cytokine效應,就會進入Germinal center (GC)進行Somatic hypermutation,分化成產生抗體的Plasma cell (PC)。
Antigen presentation十分抽象難懂,教科書寫得不清不楚,最新的Review article會讀得霧煞煞,版主試圖把它說清楚:
1. Dendritic cell在LN及TLO對Antigen presentation都扮演重要的角色。
2. Macrophage的Antigen presentation角色主要在TLO。
3. B cell的Antigen presentation是把Antigen presents to Tfh (LN及TLO),Tfh再刺激B cell進一步分化。
打疫苗不會引發TLO,因此Antigen presentation主要來自LN的Dendritic cell-Th1及B cell-Tfh。打疫苗並非真正的感染,因此Th1效應很弱,Th2也難分化出來,所以說,不要期望打一針就能終身預防新冠病毒感染。大部份的疫苗都只活化B1b及Marginal Zone B cell,當抗原消失後,抗體的製造就會停止。
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