臨床免疫學的應用

臨床免疫學的應用

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　張德明

一、主要目標：

　　簡介臨床免疫學的數個熱門領域。

二、前言：

　　免疫學的基礎研究，與整個醫學的進步與發展一脈相承，當醫學研究已走入細胞與分子時，無論專精何科，免疫學的初步認知與床用，已呈必備之勢。本章僅就幾個熱門領域做一登堂引介，卻盼能有入室的領悟與發揮。

三、概論：

　　免疫系統的主要目的當然在維護健康。正常操作時，其能充分辨識並處理外來物卻毫不沾身，一旦運作失常或有任何瑕疵，則產生疾病。這一套防護罩可概分先天(innate)與後天(adaptive)兩大系統。前者指與生俱來的第一線防衛，包括各種分泌物中的酵素，黏液，皮脂腺，腸液，胃酸，氣管內纖毛，皮膚，補體系統，急性反應蛋白，吞噬細胞，自然殺手細胞等。後者則主要是以B細胞為主所扮演的體免疫和T細胞為主所扮演的細胞免疫為代表。

四、補體系統：

補體系統主要分為傳統(classical)與替換(alternative)兩大部份。前者由免疫複合體和免疫球蛋白G和M啟動，先活化C₁qrs，經C₄，C₂，C₃一系列反應進入綜合路徑(C_5-9)。後者則由微生物啟動經C₃，B因子進入綜合路徑。臨床上我們測定C_1q, C₃, C₄, C_H50來檢驗補體系統。補體下降表有消耗，再依其表現判斷為何系統被活化。CH50則用來測補體功能。補體系統的功能大體上包括由C_5-9的membrane attack complex直接分解外侵者如細菌；其分裂物如C_5a則有對吞噬細胞的趨化作用，另其本身亦可做調理素，附著於外侵者表面，經由吞噬細胞上的特殊接受體，加速處理。

五、急性反應蛋白：

我們以CRP(C-reactive protein)為例，其不論在感染，受傷、發炎任何身體急性變化下皆會有快速（常在6小時內）反應性升高。CRP主要由肝細胞和單核球分泌，並受到包括第一和第六介白質的刺激性調節。其主要作用亦為調理(opsonization)，與補體相同，皆可附著在微生物表面，以增強吞噬作用。

六、吞噬細胞：

包括血液中的單核球，組織中的巨噬細胞和多形核中性球。前兩者的主要作用有三，抗原呈現(antigen presentation)，經由表面補體接受體（如CR1, CR3)和Fc接受體的吞噬作用，以及清除免疫複合體，在吞噬細胞向發炎處聚集時又將牽動另一系統即黏附分子(adhesion molecules)。

七、黏附分子：

這類蛋白質至少已相繼被發現數十種，基本上可分為三大類，僅列臨床較重要者如下表。

類　　　　別	別　　　　　名	相對應分子	分　　　　佈
(一)Selectin:
L-selectin	LAM-1, Mel-14, CD₆₂L	GlyCAM-1, CD₃₄, MAdCAM-1	白血球
E-selectin	ELAM-1, CD₆₂E	Sialyl-Lewis, CLA	內皮細胞
P-selectin	PADGEM, GMP 140, CD₆₂P	Sialyl-Lewis, PSGL-1	內皮細胞，血小板
(二)Integrins
α₄β₁	VLA-4, CD49d/CD₂₉	FN, VCAM-1	淋巴球，單核球，嗜伊紅球，纖維母細胞
αLβ₂	LFA-1, CD_11a/CD₁₈	ICAM-1, ICAM-2, ICAM-3	白血球
αMβ₂	Mac-1, CR₃, CD_11b/CD₁₈	ICAM-1, iC_3b, FBG, Factor X	B細胞，髓細胞
αXβ₂	P150/95, Cd_11c/CD₁₈	ic_3b, FBG	髓細胞，B細胞
(三)Ig
ICAM-1	CD₅₄	αLβ₂, αMβ₂, CD₄₃	白血球，內皮細胞
ICAM-2	－	αLβ₂	纖維母細胞，表皮及滑膜細胞
ICAM-3	－	αLβ₂	內皮細胞，淋巴球，白血球，單核球
VCAM-1	－	α4β1, α4β₇	單核球，滑膜細胞，內皮細胞
NCAM-1	－	NCAM-1	神經細胞
CD₂	LFA-2	LFA-3	淋巴球
CD₃₁	PECAM-1	CD₃₁, αvβ3	白血球，內皮細胞，滑膜細胞
LFA-3	CD₅₈	CD₂	白血球，內皮細胞

　　這類黏附分子的主要功能有三：1.使細胞能回到(homing)淋巴組織，2.使細胞趨移(migration)到發炎部位，3.做為細胞活化的同步刺激物(Costimulator)。循環中的中性球，單核球，和淋巴球先經由selectin順血流方向趨近內皮細胞；下一階段則由integrins調節，細胞表面integrins可因細胞激素刺激而活化並增量，但過程很短暫，也使得白血球可在內皮細胞上由緊密結合，再鬆綁後穿透內皮層。

　　許多發炎性疾病的病理機轉都和黏附分子有關，臨床上可供研究的範圍很廣，應用流式細胞儀(flow cytometer)即可測定細胞表面的分子。是一個值得走一趟的領域。

八、淋巴球分類與CD標記：

因單株抗體技術的發展乃不斷在白血球表面發現大量分子。1982年在一項國際會議中，建立了以CD(Cluster of differentiation)做為白血球抗原命名和分類的基礎。利用下表簡介一些常用的標記，臨床上則可以輕易用帶有螢光的單株抗體利用流式細胞儀，找尋所需的細胞，並研究其在各種疾病間，刺激或抑制前後的變化。若分佈細胞僅為一種，即為該細胞專一標記，如CD₁₄, CD₁₉, CD₄₅, CD₅₆等。

CD	別　　名	分　　佈	功　　能
CD₂	LFA-3 receptor	T淋巴球	與LFA-3結合，與T細胞活化有關
CD₃	T₃, Leu 4	T淋巴球，NK細胞	T細胞辨識，傳導訊號
CD₄	T₄, Leu 3a	T淋巴球，單核球，組織巨噬細胞	HIV env gp120接受體與HLA-classⅡ結合
CD₅	T1	T淋巴球，部份B淋巴球	T淋巴球分裂活化
CD₇	3A1, Leu 9	T淋巴球，NK細胞	T淋巴球分裂活化
CD₈	T₈, leu 2a	T細胞一支	MHC Class Ⅰ接受體
CD_11a	LFA-1α	T, B, NK淋巴球，單核球	對應ICAM-1(CD₅₄), ICAM-2,和ICAM-3；調節白血球黏附作用
CD_11b	MAC-1, CR₃	NK細胞，中性球，單核球	C3bi接受體
CD_11c	CR₄	NK細胞，中性球，單核球	細胞與C3bi結合
CD₁₄	Leu M₃, MO-2	單核球	內毒素結合蛋白
CD₁₆	IgG, FcrRⅢ	NK細胞，中性球，巨噬細胞	IgG FcR
CD₁₈	LFA-1β	T, B, NK淋巴球，單核球	與ICAM-1(CD₅₄), ICAM-2, ICAM-3對應，調節白血球和內皮細胞黏附作用
CD₁₉	B₄	B細胞	調節B細胞活化
CD₂₀	B₁	B細胞	調節B細胞活化
CD₂₁	B₂	B細胞	CR2 ，與CD23應
CD₂₃	F_cRⅡ	活化B細胞,巨噬細胞，嗜伊紅細胞，血小板	活化不成熟T細胞
CD₂₅	TAC	活化T和B細胞，單核球	IL-2接受體
CD₂₈	Tp44	T淋巴球和活化B細胞	T淋巴球刺激物，與B7對應，調節T細胞激素穩定度
CD₃₂	Fcr RⅡ	巨噬細胞，中性球，B細胞	凝聚IgG的Fc接受體
CD₄₅	白血球抗原	白血球	調節淋巴球活化
CD₅₄	ICAM-1	內皮細胞，活化淋巴球	LFA-1對應
CD₅₆	N-CAM	NK細胞	調節NK細胞黏附
CD₆₄	Fc_rRI	單核球，巨噬細胞	與IgG結合

這麼繁複的細胞標記，給我們一個啟示，即細胞在體內相當複雜且各司其職，有興趣可在這方面找研究的路。

九、細胞激素

細胞與細胞間的接觸，有時必須交頭接耳，此即有賴如上所述各種表面抗原相互對應，有時也可隔山打牛，蟻語傳音（訊號），細胞激素於此即扮演重要角色。

　　細胞激素為一可溶蛋白質，免疫系統細胞的活化即相當程度的受到細胞激素的調節，因其種類繁多，且交織如網，很難完全論述，茲僅介紹與T或B細胞較有關的數種，期能拋磚引玉。

(1)與T細胞增生和分化有關的細胞激素

細胞激素	來　　　　　源	功　　　能
IL-1	單核球／巨噬細胞，纖維母細胞，內皮細胞等	為發炎前趨型激素，可刺激T細胞增生，與眾多生理病理現象有關
IL-2	活化T細胞(Th₁)	促使T細胞成熟與增生
IL-4	T細胞(Th₂)	促使T細胞增生，抑制Th1細胞激素產生，和IgE產生關係密切
IL-5	活化T細胞(Th₂)	促使細胞毒殺型T細胞分化
IL-6	活化T(Th₂)和B細胞，巨噬細胞，纖維母細胞，內皮細胞	與IL₁功能類似
IL-7	骨髓stromal細胞株纖維母細胞	促使T細胞分裂增生
IL-8	單核球／巨噬細胞	對T細胞(及中性球)有趨化作用
IL-10	胸腺細胞，T細胞(Th₂)，B細胞	抑制Th₁細胞激素產生，刺激胸腺細胞增生
GM-CSF	活化T細胞，纖維母細胞，內皮細胞	促進早期T細胞白血病生長
IFN-r	活化T細胞(Th₁)	刺激ICAM-1和MHC-Ⅱ表現
TNF-α	巨噬細胞，活化T和B 細胞	與IL₁生物活性近似
TGF-β	T細胞	抑制淋巴球增生

(2)與B細胞發育有關的細胞激素

細胞激素	來　　　　　源	功　　　能
IL-7	T細胞，骨髓 stromal細胞	促使B細胞增生和分化
IL-3	T細胞，stromal細胞	促使前期B細胞增生
IL-1, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6	T細胞(IL-2, IL-4, IL-5)，單核球(IL-1, IL-6)	促使成熟B細胞增生和分化為可分泌免疫球蛋白期

IL表interleukin

對細胞激素有初步認知後，對免疫系統就有較立體的看法，細胞間彼此不斷在說話，在相互影響，應試圖瞭解。

　　而以T和B細胞為主的兩大免疫系統分枝，也即在接觸與刺激下，忠實的扮演其細胞免疫與體免疫的角色。

十、細胞凋亡：

細胞凋亡(apoptosis)，或謂計劃性細胞死亡(programmed cell death)是目前生物學中的熱門話題，對我們認識正常組織發展、平衡、免疫耐受力、細胞存活、細胞生長和惡性病變的細胞轉型都有相當價值。細胞凋亡在生理上是相當重要的，因其可排除不想要的細胞，而不致造成發炎現象或傷及周邊細胞，其與細胞壞死(necrosis)的最大差別即在於前者的細胞膜完整性。

許多不同刺激皆可直接或間接的活化細胞凋亡，這類刺激包括細胞外環境的改變（如生長因子的消減），細胞間的作用（如接觸毒殺型T細胞），或出現毒素（如病毒感染）和藥物（如類固醇和免疫抑制劑）。

近來，許多研究皆指向細胞凋亡的調節作用。BCl-2即為其一，且主要扮演抑制細胞凋亡的角色。在基因轉殖鼠B淋巴球上BCl-2的過量表現即可造成類似狼瘡性腎炎的腎絲球腎炎。

Fas和腫瘤壞死因子接受體(TNF receptor)皆可傳遞細胞凋亡的訊息。一種lpr狼瘡鼠即可因Fas的變異造成廣泛性淋巴病變並生自體免疫疾病的特徵。目前一般咸認為細胞凋亡的缺陷即可因無法清除自我反應淋巴球而產生自體免疫現象。有報告指出狼瘡患者循環Fas有明顯提昇，競爭性抑制了細胞表面Fas，造成細胞凋亡現象缺陷而致病。

慢性發炎即可能增強了如BCl-2的表現，致破壞了細胞增生與凋亡的平衡。此一部份的瞭解可使我們對發炎現象有較深層的認識，也更容易找到治療的新方向。

目前細胞表面的這些標記，可用流式細胞儀測定，而循環中的分子也可由免疫酵素分析法測試。

結論：

　　對浩瀚的免疫學而言，以上所述僅為冰山一角，但若能融會貫通，再看免疫學，再看人體，再看疾病，應都會有不一樣的認知。

參考資料：

1.Harrison's, Principles of Internal Medicine, 13thEd, Chap. 277, P1543, 1994.

常見考題：

1.下列何者不屬於innate免疫系統

a.黏液 b.皮脂腺 c.吞噬細胞 d.B細胞

2.所謂MAC(membrane attack complex)是指

a.C1 qrs b.C4b2b c.C3-5 d.C5-9

3.內皮細胞上表現出的黏附分子不包括

a.ICAM-1 b. ELAM-1 c.VCAM-1 d.NCAM-1

4.下列細胞激素中，何者由Th1分泌可調節Th2細胞激素的功能

a.IL-2 b.IL-4 c.IL-6 d.IL-10

5.有趨化作用的細胞激素為

a.IL-2 b.IL-3 c.IL-4 d.IL-8