學習重點 掌握吞噬的完整流程:趨化移動、辨識與調理、吞入形成吞噬體、胞內殺菌;各階段由不同分子與構造參與。 區分趨化、調理與殺菌:趨化因子負責「把吞噬細胞引來」,調理素(抗體、C3b)與其受體負責「讓吞噬細胞認得並吞入」,H2O2等活性氧負責「殺死已吞入的病原」,並不提升吞噬作用本身。 熟記補體調理的主角:成熟嗜中性球及單核球主要藉由表面的C3b受體(CR1)執行補體介導的吞噬作用。 熟記趨化激素家族與主要標的細胞:CXC類(代表IL-8/CXCL8)主要作用於嗜中性球。 比較吞噬細胞功能缺陷:LAD-I為β2-integrin(CD18)基因缺陷,造成黏附與穿出血管障礙;懶惰白血球症候群為嗜中性球趨化與移動缺陷;慢性肉芽腫症為NADPH氧化酶缺陷,造成殺菌障礙。 核心觀念 一、吞噬作用的四個主要階段 趨化(chemotaxis):吞噬細胞沿著趨化因子的濃度梯度移向感染部位。重要趨化因子包括補體片段C5a、IL-8/CXCL8、細菌產物(如fMLP)及LTB4。抗體與抗原結合後可經古典路徑活化補體、產生C5a,因此抗體可間接促進吞噬細胞的趨化作用。 辨識與調理(opsonization):病原表面被抗體(IgG)或補體片段(C3b、iC3b)包覆後,吞噬細胞可經Fc受體及補體受體辨識並結合,吞噬效率大幅提升。活化的補體可提升吞噬作用。 吞入與消化:吞噬細胞藉細胞骨架(肌動蛋白微絲)重組伸出偽足包圍病原,形成吞噬體,再與溶酶體(顆粒)融合成吞噬溶酶體,進行酵素性消化。 氧化殺菌:NADPH氧化酶啟動呼吸爆發,產生超氧陰離子,再轉為H2O2;H2O2可經髓過氧化酶(MPO)作用生成次氯酸,殺死已被吞入的微生物。這是吞噬之後的殺菌步驟,H2O2並不能提升吞噬作用。 細胞骨架(cytoskeleton)同時參與趨化時的定向移動與吞噬時的膜重塑與偽足形成,是趨化和吞噬過程中的重要分子。 二、調理作用與補體受體 調理素是能包覆病原、使吞噬細胞容易辨識並吞入的物質,最重要者為IgG抗體與補體C3b。補體三條活化路徑最終都會產生C3b,故C3b是補體系統中最主要的調理素;成熟嗜中性球及單核球主要藉由表面的C3b受體(CR1,CD35)執行補體介導的吞噬。 分子或受體配對主要功能重點 IgG-Fc受體辨識抗體包覆的病原,促進吞噬抗體亦可經活化補體產生C5a,間接促進趨化 C3b-CR1補體調理、促進吞噬成熟嗜中性球及單核球最主要的補體吞噬受體 iC3b-CR3促進已調理病原的吞噬CR3(Mac-1)=CD11b/CD18,屬β2-integrin,LAD-I時受影響 C5a-C5a受體強效趨化、活化嗜中性球偏重「吸引細胞」,屬過敏毒素 吞噬作用異常的成因:可為先天或後天,最常見的機轉是調理作用缺乏。抗體不足(如低γ球蛋白血症)或補體成分缺乏(尤其是C3)都會使調理不足,導致吞噬作用異常,易反覆感染肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌等有莢膜細菌。因此「低γ球蛋白血症不會造成吞噬作用異常」是錯誤敘述。 三、趨化激素家族 趨化激素依N端保守半胱胺酸(cysteine)的排列方式分為四個家族,各有主要的作用細胞。 家族結構特徵主要作用細胞代表例子 CXC(α)前兩個半胱胺酸之間隔一個胺基酸嗜中性球IL-8/CXCL8 CC(β)前兩個半胱胺酸相鄰單核球、淋巴球、嗜酸性球、嗜鹼性球MCP-1/CCL2、RANTES/CCL5、eotaxin/CCL11 C(γ)只有兩個保守半胱胺酸(缺少第一與第三個)淋巴球(T細胞、NK細胞)lymphotactin/XCL1 CX3C(δ)前兩個半胱胺酸之間隔三個胺基酸單核球、NK細胞、T細胞fractalkine/CX3CL1 判斷關鍵:題目問「CXC chemokines主要作用於何種細胞」,答案為嗜中性球;嗜酸性球、嗜鹼性球主要受CC類(如eotaxin)吸引,NK細胞則與C類、CX3C類關係較密切。C5a不屬於趨化激素家族,而是補體來源的趨化因子。 四、白血球黏附缺乏症第一型(LAD-I) LAD-I為體染色體隱性遺傳,致病機轉是β2-integrin共同鏈CD18(ITGB2)基因缺陷。β2-integrin包括LFA-1(CD11a/CD18)、Mac-1/CR3(CD11b/CD18)及CD11c/CD18,負責白血球與血管內皮細胞上ICAM-1的牢固黏附。缺陷時白血球無法緊密黏附於內皮,也無法穿過血管壁移行至感染部位。 典型表現:臍帶脫落延遲、反覆嚴重細菌感染、牙周病、傷口癒合不良、周邊血嗜中性球明顯增多(白血球出不去血管),但感染處缺乏膿液。流式細胞儀可見CD18/CD11表現缺乏。 易混淆的基因缺陷: Neutrophil elastase(ELANE):週期性嗜中性球減少症及嚴重先天性嗜中性球減少症。 Lamin B receptor:Pelger-Huët畸形(核分葉減少)。 NADPH oxidase:慢性肉芽腫症(CGD),吞噬後無法氧化殺菌。 五、懶惰白血球症候群與其他嗜中性球異常 懶惰白血球症候群(lazy leukocyte syndrome)是罕見的先天性嗜中性球功能異常,特徵為嗜中性球的隨機移動與趨化能力缺陷,細胞無法有效離開骨髓並移向感染部位,故周邊血常呈嗜中性球減少,但骨髓中嗜中性球數量正常;患者反覆發生口腔炎、牙齦炎、中耳炎等感染。 疾病主要特徵是否為趨化缺陷 懶惰白血球症候群嗜中性球移動、趨化能力缺失是 LAD-ICD18缺陷,黏附與穿出血管障礙屬黏附/移行缺陷 Hurler症候群黏多醣儲積症,白血球可見Alder-Reilly顆粒否,屬形態異常 Pelger-Huët畸形核分葉減少(啞鈴狀、眼鏡狀),功能正常否 May-Hegglin畸形MYH9異常,巨大血小板、血小板減少,白血球含Döhle樣包涵體,功能正常否 常考陷阱 「H2O2可提升吞噬作用」是錯的:H2O2是呼吸爆發產物,負責吞噬後的殺菌,不是調理素,也不促進吞入。 「抗體可促進吞噬細胞之趨化作用」是可接受的敘述:抗原抗體複合物可活化補體產生C5a,間接促進趨化;不要因為抗體主要是調理素就判為錯誤。 「活化的補體可提升吞噬作用」、「細胞骨架是趨化與吞噬的重要分子」皆正確。 補體受體選項:C1b、C2b並非吞噬細胞執行吞噬的主要補體受體配體;補體調理的主角是C3b(及其產物iC3b)。 「低γ球蛋白血症不會造成吞噬作用異常」是錯的:抗體不足會使調理作用缺乏而導致吞噬異常;吞噬異常可為先天或後天,補體缺乏也是成因之一。 LAD-I選項陷阱:neutrophil elastase(嗜中性球減少症)、lamin B receptor(Pelger-Huët)、NADPH oxidase(CGD)都不是LAD-I;LAD-I為β2-integrin(CD18)。 CXC趨化激素的作用細胞:選嗜中性球,不是嗜鹼性球、嗜酸性球(CC類)或NK細胞。 趨化缺陷疾病:Hurler(Alder-Reilly顆粒)、Pelger-Huët(核分葉少)、May-Hegglin(Döhle樣包涵體+巨大血小板)都是形態異常而非趨化缺陷;趨化缺失的代表是懶惰白血球症候群。 記憶口訣 「C5a拉過來,C3b包起來,H2O2殺下去。」(趨化→調理→殺菌,H2O2不管吞) 「CXC找中性,CC找單核嗜酸鹼。」 「LAD-I黏不住(CD18),懶惰細胞走不動,氧化酶缺陷殺不掉。」