人体免疫系统的精准性令人叹为观止。它能分辨出各种对人体有害的病原及癌变细胞,并做出免疫应答。而对其它例如食物源分子或人体正常细胞,则不产生免疫反应。如何利用这个精准的免疫系统去杀死癌细胞,已成为当今攻克癌症的重要议题。这篇文章将以免疫系统的重要成员T细胞为例,简要介绍T细胞是如何诞生、如何发育成熟、如何出发应战并完成其使命的。
胸腺属于初级淋巴组织,在我们人体内有内分泌腺的功能,可以分泌数种荷尔蒙以增进T细胞的分化及增殖。由骨髓生成的淋巴干细胞是将来B细胞及T细胞的前身,这种干细胞经由荷尔蒙的作用会进入胸腺并在此分化为成熟的T细胞。在胸腺大量增殖的成熟的T细胞并不是每一个都可以离开胸腺,他们必须在胸腺历经一番淘汰选择后,仅有极少数的T细胞能离开胸腺进入二级淋巴组织。
以老鼠为例,每天约有亿万兆的T细胞产生,但大约只有百万个可以离开胸腺,由于胸腺的英文是Thymus,因此我们便将这种自胸腺而来的淋巴细胞称为T细胞。
能够离开胸腺的T细胞必须具备能有辨识自身细胞与外来异物的能力,不具有这些能力的细胞不仅不能离开胸腺还会走向死亡一途,我们把这种过程称为T细胞的正选择。另外T细胞光能认识自身细胞这还不够,他们还必须不能对自身细胞产生攻击性,不能通过这一关的T细胞同样必须走向自我毁灭的路途,我们将这种选择称为副选择,完全通过这两项选择的T细胞才有资格离开胸腺进到二级淋巴组织成为等待与抗原结合的处女T细胞。
T细胞在胸腺分化过程中便已经产生对数以万计的自然界抗原有个别专一性的各式各样的T细胞,换句话说,我们体内认识各种不同抗原的专一性T细胞的多样性大于或等于自然界中抗原的数量。当它们遇上其中一个个别的专一性抗原时便会快速且大量地分裂与增殖,我们将这种现象称为纯株增殖。自此遇上抗原以后的处女T细胞便成为作用性T细胞。
T细胞依其作用的不同可被区分为效应性T细胞、迟发性超敏感T细胞、辅助性T细胞及抑制性T细胞等。依其作用方式及性质的不同,前二者归类为效应性T细胞,后二者归类为调节性T细胞。常见的效应性T细胞是细胞毒杀性T细胞,这类的细胞带有CD8的细胞标记,它可以直接攻击遭受病原体感染的且带有第一类组织兼容性复合体的细胞,它除了可以攻击病毒及细胞内感染的病菌还可以攻击癌细胞及移植的器官。
它攻击的方式可以是分泌一种蛋白质,这种蛋白能够将细胞膜穿孔使细胞溶裂。
辅助性T细胞带CD4的细胞标记,这类细胞仅会和带有第二类组织兼容性复合体的细胞结合,辅助性T细胞会协助B细胞产生抗体,当辅助性T细胞与抗原呈献细胞结合后会去辨认抗原,当辨认出其专一性抗原后就会受刺激而释出一种称为白血球间激活素的物质,这种物质会刺激辅助细胞释出介白素-2,介白素-2会刺激已经与抗原接触的T细胞的繁殖和长时间的生存,还能促使它产生另一种称为B细胞生长素的蛋白,这种蛋白会和介白素-1共同作用使的已经和抗原接触的B细胞大量繁殖。
抑制性T细胞的主要功能是抑制B细胞转变成能产生抗体的浆细胞,另外一个作用是防止B细胞和T细胞对自身的细胞产生攻击性,关于抑制性T细胞的功能仍有许多等待研究,它们在免疫耐受性的产生或许也扮演着相当重要的角色。这种T细胞会分泌淋巴激素诱导巨噬细胞来到感染原侵入的地方,并限制它们的行动使其不易离开,并且还会增加巨噬细胞的吞噬能力,让它们能够更有效率的清除感染原。
离开胸腺进入二级淋巴组织的处女T细胞会在这些外围淋巴器官巡游,当他们遇上带有外来抗原的抗原呈献细胞,便会与他们接触。T细胞首先会去认这些抗原呈献细胞是不是带有组织兼容性复合体,接着会去认是否带有与其相吻合的抗原,如果两着都具备T细胞此时在这两个讯号的刺激下便会被激活,由原先的处女T细胞转变成作用性T细胞。
这些同时接受两种讯号的活化态作用T细胞就会开始辨别自身细胞,看哪些细胞也同时带有这两种讯号,同时带有这两种讯号的细胞表示这些细胞已经被感染原感染,此时这些作用性T细胞便会攻击这些受感染细胞,使这些已生病的细胞启动细胞程序性毁灭过程而死亡,所以我们必须明白T细胞作用的对象是属胞内感染的病原,像病毒或某些胞内感染的细菌。
过敏反应的发生常是因为免疫系统过度反应造成,过敏反应轻微的只会鼻塞流鼻水或者发疹,重者则会有致命的危险。
过敏依照其免疫途径发生的不同可以分为四型:第一型过敏反应称为过敏性反应,这是由外来的抗原诱使IgE抗体的产生,IgE抗体又和巨细胞及嗜碱性细胞结合释出组织胺、肝磷脂等化学物质造成组织伤害,这种过敏反应可以是局部只会造成局部红肿发炎,也可以是全身性,例如像盘尼西林的过敏便是属这类的全身性过敏反应,此种全身性过敏反应有致命危险。
第二型过敏反应称为需抗体的细胞毒杀性过敏反应,顾名思义是必须依赖抗体的存在与作用,这类常发生的场合是和血液有关,例如输血血型的错误以及Rh阳性和Rh阴性的输血,或称为新生儿溶血疾病─蓝婴症。第三类型的过敏反应称为免疫复合体反应,这种过敏反应又称血清病,常是使用过量抗血清导致,这种过敏反应会导致肾炎及关节炎。
第四种称为迟发性超敏感T细胞反应,常是因T细胞所释出的淋巴介素作用的关系,过敏原接触后诱使T淋巴细胞释出淋巴介素,引诱巨细胞及嗜碱性细胞到患处,再由这些细胞所释出的组织胺对组织造成发炎反应。最常见的是皮肤接触有毒植物及化学物质所产生的接触性皮肤炎或皮疹。我们日常所吃的食物例如鱼类肉类都具有成为良好抗原的条件,那为何我们的免疫系统不会对这些物质产生抗体呢?
有人认为这与免疫系统的免疫耐受性有关,所谓免疫耐受性,白话说就是免疫系统可以容忍这些物质存在而不会对其启动免疫反应。但另有一种说法是和发炎的产生与否有关。免疫反应是一套非常精密的系统,它必须能从我们吃进的大量食物性抗原中有效率地分辩出哪些是对身体有害的物质,进而启动免疫反应进行防卫与清除的动作。这其中必定牵涉到一套高深且有效的机制。
一般而言,我们吃进的食物性抗原并不会引起肠道黏膜的发炎作用,只有在侵犯性的抗原存在下,才会伤害组织造成发炎。一但发炎反应形成的同时,先天及适应性免疫反应也会相继加入以便能迅速地清除感染原,因此肠黏膜免疫系统是借着有否发炎为判断是否应该引发免疫反应。目前这项说法已有越来越多的证据支持。