人體如何以簡御繁對抗不斷變化的外來物(病毒、細菌等其他抗原)

人體如何以簡御繁對抗不斷變化的外來物(病毒、細菌等其他抗原)

[辨識敵我]乃免疫最基本也是最重要的能力

「一陰一陽謂之道」

「陰陽者,數之可十,推之可百,數之可千,推之可萬,萬之大不可勝數,然其要一也。」

摘:
免疫球蛋白的固定部位可有IgM(μ)、IgG,IgD(δ)、IgA(α)及IgE(є)等類,也分別由各小段基因負責,在抗體形成的過程中這些固定小段也可依需要而轉換(class switch)。

除了可變部位及固定部位的基因片段外,免疫抗體基因在可變部位及固定部位間另有連接部位基因段(joining region),且重鏈另有變異段(diversity),為數亦在數個至十數個。因此,這些可變部位(V)、變異部位(D)、連接部位(J)的基因,如果經過重組結合(combinatorial joining,見圖三),則可產生為數甚眾或無窮盡的免疫基因(V×D×J組合)。

這樣,胚胎的免疫基因就可以為數甚少,在發展為免疫細胞時再排列組合即可,此即所謂的體細胞重組(somatic rearrangement)。

這些基因小段的重組並非隨意發生,而是受一種重組(recombinase)的支配。此一重組酵素可以辨識特殊的核順序及三維空間,如所謂的七核(heptamer)及九核(nonamer)分子。

這些基因轉錄為RNA後,RNA又可經接合(splice)而產生各式不同的分子。現已知人類免疫球蛋白重鏈基因位於第14對染色體,而輕鏈的κ及λ分別位於第2及22對染色體上。

利根川進後來在比喻DNA再組合理論時,曾以通用汽車公司的生產線為例,為了適應不同客戶的需要,通用公司不可能為每部車去設計一個生產線,它必須有一些共通的零件及一些變異部位,去從事排列組合。至此,免疫複雜性的分子基礎及機制終於得以闡明,而DNA可以重組的發現改變了分子生物學的歷史。這些實驗在短短的數年間完全給解釋得清清楚楚,其中利根川進主導這些工作及觀念的進行,而榮獲諾貝爾生理醫學獎,早在人們預料之中。

免疫細胞的交互作用

在免疫系統中,除了B細胞上的抗體可用以辨認抗原外,另有T細胞及處理抗原的吞噬細胞〔macrophage或呈現抗原輔助細胞(antigen-presenting accessory cell)〕,三者互相合作,進行特定的免疫功能。

近年來的免疫學進展已大略闡明這些細胞間的運作過程。目前已知,外來抗原必須經由吞噬細胞捕捉及處理,再將抗原特性呈現在細胞表面,此一訊息經由T細胞傳遞給B淋巴球,進而幫助或抑制抗體的合成(見圖四)。

在過去數年間,免疫學發展的另一個重心就在於,T細胞與吞噬細胞間如何傳遞抗原的特性及外來性上。吞噬細胞在呈現抗原特性給T淋巴球時,也同時表現特殊的主要組織符合複合體抗原(major histocompatability complex, MHC),MHC含有Ⅰ及Ⅱ類型。

吞噬細胞在傳遞抗原特性時,抗原分子須與MHC分子密切相接,而T細胞必須同時辨認抗原的特性及MHC分子的特性。生物體的細胞免疫系統何以不會去攻擊自己的細胞表面抗原,可能就是經由MHC的選擇辨認結果。此一T細胞辨識自己的能力咸認是T細胞在成熟過程中,經過胸線的調教而得到的。

參考文章:

http://lib.cysh.cy.edu.tw/science/content/1987/00120216/0010.htm