人生沒有用不到的經歷

上皮細胞(Epithelial cells)彼此緊密相連(tight junction)包覆皮膚及呼吸與消化系統之管腔，是阻擋微生物入侵最重要防線，也是 Innate immunity 的基礎。

微生物從外界進入人體經由下列幾個途徑：
1. 皮膚：

上圖: 注意角質層下方緊密相連的鱗狀上皮細胞

皮膚外乾燥的角質層可阻隔病菌。
皮膚可分泌特殊抗菌脂肪酸Palmitoleic acid 及抗菌胜肽b-defensin。b-defensin帶正電，可與細菌外膜帶負電的LPS (lipopolysaccharide) 結合。b-defensin會在細菌外膜打洞造成細菌死亡。

2. 呼吸道：
分泌黏液阻擋病菌。
上皮細胞有纖毛可驅除病菌，也可分泌抗菌胜肽 b-defensin。
上皮細胞分泌 Surfactant proteins A & D 可與病菌結合，以利吞噬細胞的吞食作用。

3. 消化道：
胃可分泌胃酸及蛋白酶(Pepsin)。
小腸可分泌抗菌胜肽 a-defensin及cryptidin (cryptidin 與defensin 的功能相似)。
腸道不斷蠕動也能驅除病菌。腸道共生細菌之間彼此也會達成平衡。

細菌想入侵組織必須通過層層障礙，抗菌胜肽 (defensin family) 會減弱細菌的活力。細菌一旦穿越上皮細胞進入組織會被Macrophage吞食，補體(complement)也會活化並在細菌外膜打洞，此時細菌可能被消滅，如果沒被消滅，會引發下列反應：
1. 補體持續活化。
2. Macrophage 吞食細菌後活化產生Cytokines
3. NK cell 活化並協助吞食細菌
4. Dendritic cell 吞食細菌後活化，並移動至局部淋巴結。如果感染持續擴大，會在淋巴結誘導Adaptive immunity。

血液流進組織，細菌也會被血液中的Neutrophil吞食。


Macrophage 與 Neutrophil 的細胞膜外有多種受體可與細菌外的醣基接合以利吞食，並將胞膜轉化為Phagosome，與細胞質中的Lysosome 結合後形成Phagolysosome。細菌在Phagolysosome 內被毒性物質殺死，諸如Hydrogen peroxide (H2O2)、Superoxide anion (O2-)、Nitric oxide (NO)，這些物質主要由NADPH oxidase 產生。

上圖: Lysosome 毒殺細菌的物質

Neutrophil 壽命很短，殺死細菌後自己也死亡，並在組織中形成化膿的成份。
Macrophage壽命較長，殺死細菌後可將抗原表現在細胞膜上，讓T cell 辨識外來抗原而活化。

致病菌與非致病菌很難區分，致病菌常能逃過Macrophage 之吞食。Mycoplasma (黴漿菌)可抑制phagosome 與 lysosome 接合，因而能在Macrophage 內繁殖。例如非致病的共生菌也可能致病，肝膿瘍常發生在糖尿病人，腸道Klebsiella Pneumonia 與 E. coli 是常見的肝膿瘍致病來源。與鼻咽共生的肺炎鏈球菌 (Streptococcus pneumoniae) 有時在老人及小孩、甚至在年輕人引起肺炎。

細菌若逃過Macrophage吞食，組織感染後發炎的表徵是痛、紅、熱、腫，機轉如下:
1. 局部組織血液流速降低
2. 血管內皮細胞產生Adhesion molecules 黏附來自血液的白血球至感染部位。Neutrophil 先到達感染部位，接著Monocyte到達，並在感染部位分化為Macrophage (更多Macrophage到達)。
3. 血管內皮細胞間的tight junction打開，血管通透性增加，以利血液中的抗菌物質滲進組織中。最終的結果是水腫。

造成痛、紅、熱、腫的分子如下：
1. Macrophage 分泌TNF-a 能活化血管內皮細胞產生Adhesion molecules 吸引白血球。
2. Macrophage 產生Prostaglandin、leukotriene、platelate-activating factor等增加血管通透性 (內皮細胞間的Tight junction打開)。
3. 補體活化後，其中之一的C5a可增加血管通透性、促進血管內皮細胞產生Adhesion molecules、並吸引白血球至感染處；其中，Mast cell 跑過來活化後釋出TNF-a 及Histamine 讓發炎反應持續進行。

感染部位若是皮膚，Kinin system 會被活化，Kallikrein經過一系列酵素切割後產生Bradykinin (vasoactive peptide) ，增加血管通透性，Bradykinin本身會刺激疼痛，加上白血球與補體的作用 (如上述)，引起局部紅、熱、腫。