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【工作細胞推廣】文科生也能懂的高中免疫學(二:後天免疫)

作者:艾璐‧B細胞生產器│工作細胞│2018-09-16 11:43:41│贊助:15│人氣:527
後天免疫的反應

  後天免疫,就是我們人體的第三道防線。雖然是最後一道壁壘,但它的反應過程可以說是十分複雜且精彩。在介紹後天免疫反應的過程之前,我們就得先來看一下參與後天免疫的主要角色們:輔助T細胞、殺手T細胞、B細胞、以及記憶(B)細胞。(下圖從左到右的順序)。基本上這個階段就是淋巴球的主場了。
  接著,在我們正式進入後天免疫的反應過程之前,我們先來探討後天免疫的四大特色。
 

後天免疫四大特色

一、 辨識能力
  淋巴球沒有眼睛,但它們能夠透過辨別每個細胞上的MHC來分辨敵我。甚至透過病原的MHC,來啟動對應的免疫反應。
  MHC(主要組織相容性複合體,Major Histocompatibility Complex):存在於人體內所有細胞表面:無論是人體細胞、還是外來抗原、甚至病毒等等(只有人體細胞才有第一型MHC,細菌和病毒是沒有的)(感謝超高校級の肝帝修正),可以想成是每個細胞的「印記」。一個人體內的自體細胞MHC皆相同,正因如此,當後天免疫細胞發現與自身MHC不同的細胞時,便能將其辨識並進行攻擊。
  同時,MHC結構非常複雜,找遍全天下的人可能都不見得能找到一個人的MHC和自己完全相同的,就連雙胞胎也會有些微差異。所以當A要給B進行器官移植時,如果A的器官細胞上的MHC與B體內的MHC結構相差甚遠,則B體內的T細胞會將A的器官當作敵人瘋狂攻擊。理論上來說近親的MHC結構會比較相近,能能夠減少被免疫細胞排斥的可能性。
  此外,MHC又可被分為兩種:第一型MHC以及第二型MHC。第一型MHC是一般「有核細胞」上會有的(也就是說紅血球沒有第一型MHC)(感謝超高校級の肝帝補充),最主要是提供給免疫細胞辨識自己,讓它們知道是自己人,不要打我;相反的,當病原感染了人體細胞,就會利用宿主產生異常蛋白質,這些異常蛋白質會先在細胞內被溶成更小的碎片,然後跟著該細胞本就有的細胞資訊一起被第一型MHC呈現出來,當T細胞辨識出這個細胞的第一型MHC有問題時,就會將其殺死。
  ※補充:又因為被第一型MHC呈現的蛋白質是從細胞體內生產出來的,所以又被稱為「內生性抗原」(感謝超高校級の肝帝補充)。
  而第二型的MHC,則是抗原呈現細胞會有的。
  在了解第二型MHC之前,我們先看一下抗原呈現細胞為何。所謂抗原呈現細胞(Antigen Presenting Cells, APCs),就是除了能夠吞噬敵人以外,還可以把敵人蛋白質的碎片放在自身表面,用以活化輔助T細胞,開啟後天免疫反應。而抗原呈現細胞們就是用第二型MHC把敵人片段呈現出來的。
(工作細胞動畫第三話。可以想像那隻手是第二型MHC,而那隻手裡握的那顆就是敵人的抗原片段)
  ※補充:又因為被第二型MHC呈現出來的蛋白質是從外面吃進來的,所以被稱為「胞吞性抗原」(感謝超高校級の肝帝補充)。
  抗原呈現細胞包括:巨噬細胞樹狀細胞以及初始B細胞(如圖從左到右)。
  沒錯,是「初始B細胞」才有抗原呈現的能力。動畫中我們看到的那個B細胞小哥估計已經是漿細胞了,不會再有抗原呈現的能力了。(初始B細胞、漿細胞的部分會在後天免疫過程中詳述)
  順帶一提,樹狀細胞大哥在人體中數量雖然很少,吞噬能力也比其他吞噬細胞來的弱些,但抗原呈現能力卻是最強的。
 
二、            專一性
  人體的每「個」淋巴球(NK細胞除外)都具有專一性。一個T細胞只會辨認一種抗原;一個B細胞也只會生產出一種抗體。自打每個T細胞和B細胞出生它們就注定只會對一種抗原有反應。所以現實上來講不會像動畫那樣同一個B細胞一直做不同種的抗體出來。
 
三、            多樣性
  縱使一個淋巴細胞只會對一種抗原產生反應,人體裡面的淋巴細胞可是有好多好多個。每個都可以對不同抗原產生反應,因此有了多樣性。也就是說,當病原體入侵體內之後,只有特定的B細胞和T細胞會被活化,不過很多時候因為入侵抗原的多樣性而活化多種淋巴細胞。這樣的活化過程就被稱為「株落選擇」。
 
四、            記憶性
  當T細胞和B細胞被活化之後,一定會留下記憶細胞,記住那些交手過的抗原資訊。這樣一來當相同的抗原再次入侵時,記憶細胞就能快速進行反應,有效打擊敵人。正因為人的免疫系統有如此特性,我們才能夠使用疫苗來進行演習,好讓當真正的敵人來臨時,我們不至於措手不及。
 
  現在後天免疫的四種特色都看過了,接下來終於要進入後天免疫啟動的過程。


後天免疫活化過程

  如果第一道防線和第二道防線都無法阻止敵人的入侵時,第三道防線就會被啟動。但是,人體免疫系統的壓箱寶:後天免疫,自然不像先天免疫那樣能夠快速反應。當抗原突破人體第一道防線,進入第二道防線時,我們的嗜中性球通常在感染發生的三到四小時內便能前往殺敵;然而,要等到後天免疫啟動,至少得花上三到四天。而這一系列的過程我們將其分為四個步驟:抗原呈現、輔助T細胞活化、細胞免疫、以及最後的體液免疫。以下將依步驟一一做介紹:
 
一、 抗原呈現
  當抗原呈現細胞吞噬了病原體之後,會獲得該抗原的資訊,透過第二型MHC呈現在自身表面。這些承載著抗原片段的抗原呈現細胞就會去找輔助T細胞。就如同我們上面提到:一個T細胞只會對一種抗原有反應,而人體內有好多好多個T細胞。所以這些抗原呈現細胞就得趕緊找到茫茫人海中能對這個抗原起反應的輔助T細胞。
  所以沒有像動畫演的那樣高科技,可以用遠端傳遞訊息。
 
二、 輔助T細胞活化
  當抗原呈現細胞在尋找正確的輔助T的過程中,輔助T細胞們也會帶著它們的辨識構造T細胞受體(T cellreceptor, TCR),一一去和抗原呈現細胞所帶的抗原片段進行接觸。只要有一個輔助T細胞的T細胞受體能夠對該抗原起反應,該輔助T細胞就會被活化。
  活化後的輔助T細胞會進行三件事:
1)增生:分裂出hen多個輔助T細胞。
2)分化:增值的過程中同時把自己分化成效應輔助T細胞記憶輔助T細胞。其中記憶輔助T細胞會記住此次反應的資訊,然後休眠下來。
3)分泌細胞激素:效應輔助T細胞會開始分泌細胞激素,讓細胞激素隨著血液流向淋巴結,活化沉睡中的殺手T細胞。
 
三、 細胞免疫
  在淋巴結中沉睡的殺手T細胞被輔助T細胞分泌的細胞激素刺激,進而活化。而活化的殺手T細胞也會進行兩件事:增生和分化。就跟輔助T細胞一樣的模式:增生分化後的效應殺手T細胞會前往戰場,而記憶殺手T細胞則是進入休眠模式,等待下次被喚醒。
  接著,被活化的殺手T細胞便會開始殺敵。殺手T細胞的表面一樣也有T細胞受器(TCR),當它們的受器與受感染細胞的MHC吻合,就會被辨別出是敵人,當場開殺。殺手T細胞擊殺敵人的方式為分泌胞殺性物質穿孔素以及顆粒酶
  殺手T細胞會接觸敵人,首先分泌穿孔素附著在病原體身上開洞,使其流失細胞質;接著,往敵人的洞口中釋放顆粒酶。這種顆粒酶可以起到兩種作用:命令該細胞溶解自己、以及弄壞細胞的粒線體。
  殺手T細胞在殺敵人的時候大概就像這個樣子:

  接著受感染的細胞凋亡,不再產生新的病原出來。
  這裡有一點需要注意:殺手T細胞是只殺細胞,不殺病原本體的
  我們在先天免疫的部分裡有提到,當細胞被感染後,由於自身RNA遭到轉錄,便會成為病原的殭屍工廠。殺手T細胞的目標就是要摧毀這些工廠,讓吞噬細胞們能夠專心對付病原。正因為殺手T細胞這種「專殺自己人」的特性,所以在工作細胞這部作品裡才會有「普通細胞害怕免疫細胞(通常指殺手T等人)」的設定。
(殺手T細胞,孤獨的代表)
 
四、            體液免疫
  後天免疫的最後一個階段:體液免疫,就是B細胞的主場了。
(因為是腦公,所以一定要放特寫)
  在輔助T細胞得到抗原呈現細胞的抗原資訊之後,除了會活化殺手T細胞以外,還會過來活化初始B細胞。初始B細胞被活化了之後,一樣會進行增生和分化的過程:增生一大堆B細胞,然後從中分化出漿細胞(又稱效應B細胞)記憶B細胞
  記憶B細胞和記憶T細胞一樣,分化出來之後就會記憶抗原資訊,然後休眠,為下次同樣敵人的來襲做準備。
  另一方面,漿細胞會依照輔助T細胞的指示開始大量生產抗體。我們都熟悉的「抗體」,又被稱為「免疫球蛋白」,簡單來講就是一種蛋白質。漿細胞生產出數以億計的抗體,遍布於我們的體液中。這些抗體會附著在病原體身上,其最主要的作用為:標記捕捉、以及活化補體。所以,B細胞生產的抗體其實不像動畫那樣可以直接殺敵,而是讓吞噬細胞更好吞是病原體、或是把病原體抓在一塊兒,並且呼喚補體來殺敵。
  而B細胞能生產出的抗體又被分為五個種類,每種都有不同的存在意義。有關於B細胞生產的抗體,有機會再另開一個章節做介紹唄。
  總而言之,根據上述,我們可以得知一件事:
  動畫中的B細胞和記憶細胞其實本是同根生RRRR
  這也就是為甚麼在這部作品中兩人同台頻率高,甚至同居的原因了。
 
  另外要補充的是,我們在介紹抗原呈現細胞的時候,也有提到初始B細胞也是一種抗原呈現細胞對吧?
  其實當B細胞還是初始B細胞的時候,它們也是有吞噬作用的。B細胞們平常除了棲息於淋巴結的皮質部分以外,也會在血液中漫遊。在棲息或漫遊的時候,它們有可能會接觸到外來抗原,於是初始B細胞會像巨噬細胞一樣將其吃掉之後把抗原片段呈現在表面,拿去找輔助T細胞。待輔助T細胞確認過抗原資訊之後,也會下指令活化初始B細胞,接下來會發生的事,就和上述的體液免疫反應一樣了。
  不過其實,B細胞也不一定要等到輔助T細胞的指令下來才會被活化,B細胞自己就可以活化自己。但是這樣的活化路徑比較沒有效率,增生分化以及抗體生產速率低。這種情況下至少要等到七天以後(從受感染時間算起)才能有效生產出抗體;而如果有被輔助T細胞的細胞激素刺激的話,只需要三到四天。
 
  到這裡為止就是後天免疫反應的過程了。這一連串的過程都是環環相扣,缺一不可。
  說到此,我們不妨想一下,平常我們常聽到ADSL的申裝,它的全名不正好就叫做「後天免疫缺乏症候群」嗎?其實是因為會造成愛滋病的HIV病毒似乎對我們人體的免疫系統運作非常熟稔。HIV病毒一進到人體,最先攻擊的對象就是抗原呈現細胞以及輔助T細胞。只要抗原呈現細胞無法取得抗原資訊、或輔助T細胞無法發出命令活化殺手T細胞和B細胞,後續一系列的後天免疫反應都無法被啟動。第三道防線門戶洞開,容易引來更多種的疾病。
  雖然B細胞由於不在HIV最主要的攻擊名單內,依然能夠靠自己取得HIV病毒的抗原碎片然後自我活化。但就如上面提到的,沒有輔助T細胞的幫助B細胞的活化效率不佳,且HIV病毒最致命的地方在於,它們能夠自由轉換表面MHC,讓具有針對性的抗體難以附著其表面,更遑論產生作用。這也就是為何HIV病毒如此致命的原因。
 
  最後,這裡一樣也會有後天免疫反應的懶人包。
 

後天免疫懶人包

  ‧後天免疫反應的四大特色:辨識能力、專一性、多樣性、記憶性。
  ‧MHC:所有細胞表面類似於印記的存在,用來讓免疫細胞辨識敵我。
  ‧後天免疫反應過程:抗原呈現(巨噬細胞、樹狀細胞、初始B細胞)→輔助T活化(輔助T細胞活化後分泌細胞激素)→細胞免疫(殺手T開殺)→體液免疫(B細胞生產抗體)
  ‧不管是T細胞還是B細胞,只要被活化了一定會做的兩件事:增生、分化。
  ‧B細胞可以自己活化自己,但效果不如被輔助T活化來的好。
  ‧HIV病毒之所以致命,是因為它們直接攻擊輔助T細胞和抗原呈現細胞,阻斷後天免疫反應的啟動。
 
 
  好的。這樣一來這份免疫反應的筆記就暫告一個段落了。
  雖然在場外沉的有夠快,不過覺得能夠做完這整份的筆記,就感覺好像有留下了點東西,至少這暑假沒有太白過QQ
  人體的免疫系統真的有著許多非常精彩的反應和互動,除了免疫反應以外,各個細胞之間的關係也都複雜的令人嘆為觀止。也許對部分人來說這些都是早就知道的東西,但說真的,我大學都快畢業了,有很多東西還真不曉得,這篇文中提到的大多東西,都是憑藉這次的熱忱一點一滴慢慢累積上來的。其中,有很多數據類的資料常常會因不同文章而有出入。所以我對比較不確定的資訊就不會放上來,如果各位有意願補充就再好不過的了。

 
  那麼,很感謝看到這裡的你。

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留言共 2 篇留言

雨天
看到最後有種恍然大悟打feel,原來愛滋致命的原因在這裡啊!!
ADSL的申裝(?不應該是AIDS嗎?是有什麼說法嗎?)(⊙o⊙)?

09-16 12:55

艾璐‧B細胞生產器
ADSL真的是個歷久不衰的梗XD這篇文也在介紹它的來源:https://www.ettoday.net/news/20111014/1444.htm
簡單來說就是有個傻孩子(?)在十多年前於奇摩發問:「肛交比較容易得到ADSL嗎?」
然後就有人回說「你想要3M還是5M的?」
因為真的後勁太強了XDD所以到現在不少人會把AIDS故意說成是ADSL XD09-16 13:19
雨天
∑( 口 ||(#°Д°)瞬間懂了

09-16 13:23

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