懶懶人包:抗原呈現細胞—樹突細胞

責任編輯/葛芳瑜

核稿編輯/陳秉諄

引言

每家新餐廳開幕,大家都會期待有人先去嘗鮮,再看看他人的評價,以防採到雷店家,所以社群軟體上的美食帳號從來不嫌少。他們在嘗鮮後為餐廳評分,提供了大家一個指標。我們的細胞中也有類似的存在,也就是抗原呈現細胞(Antigen presenting cell)。每當病原體入侵體內時,第一線接觸到病原的他們會在細胞內傳遞訊息,製造出要呈現在細胞膜上的主要組織相容性複合體(Major histocompatibility complex,簡稱MHC)告訴其他周圍細胞有病原入侵,為其他細胞提供了一個辨識的指標,最後T細胞會透過和MHC結合引起一系列的免疫反應。



抗原呈現

抗原呈現是將抗原透過呈現在細胞膜上,藉以引起免疫反應的機制。免疫細胞會透過和MHC分子上的抗原結合,以辨識抗原序列並活化後天性免疫反應。廣義而言,所有具有核的細胞皆是抗原呈現細胞,他們透過第一型MHC(MHC class I)來呈現抗原,而巨噬細胞、樹突細胞以及B細胞則是狹義的抗原呈現細胞,只有他們會透過呈現第二型MHC(MHC class II)。一般來說,被感染的細胞難以自行消滅內生性的抗原,此時被感染的細胞會呈現特殊的第一型MHC分子,而毒殺型T細胞(Cytotoxic T cell)藉由辨識第一型MHC分子以殺死被感染細胞;如果是細菌入侵,也就是外源性的抗原,那麼細胞巨噬細胞、樹突細胞以及B細胞則能透過吞噬作用消滅細菌,並呈現出第二型MHC分子,告訴周遭的細胞有病原入侵以增強免疫反應。[1] 那麼,樹突細胞又是如何呈現第一型和第二型MHC分子呢?



反其道而行的樹突細胞

在說明呈現路徑前,我們得先弄清什麼是內生性抗原(Endogenic antigen)及外源性抗原(Exogenic antigen)。內生性抗原是指從由細胞內製造出的蛋白質不屬於原本細胞所應該擁有,可能是來自病毒感染;而外源性抗原則是細胞自外部攝取,經過吞噬溶酶體( Phagolysosome)降解成的蛋白質片段。

一般來說,如果是利用第一型MHC的路徑進行抗原呈現,內生性抗原會被細胞中的蛋白酶體(Proteasome)降解,透過打斷蛋白質的肽鍵去除不需要或是受損的蛋白質,整個過程稱為抗原處理(Antigen processing)。蛋白質被降解成胺鏈後會進入到內質網中,並搭載在第一型MHC分子上由高基氏體運送到細胞膜上。第二型MHC的路徑則是利用吞噬溶酶體進行抗原處理,並由胞內體(Endosome)進行抗原呈現。

然而,凡事都有例外。事實上,某些特定的樹突細胞可以使原本應該表現在第二型MHC分子上的外源性抗原透過第一型MHC分子呈現,這樣的機制稱為「交叉傳遞(Cross presentation)」。有些具有專一性、只感染特定細胞的病原可能不會感染樹突細胞,使得樹突細胞無法表現第一型MHC分子,也就無法活化毒殺型T細胞;或是被感染的樹突細胞有功能缺失,而無法透過第二型MHC路徑來進行抗原呈現,並有效的活化後天性免疫。「交叉傳遞」就能補足這個缺失,讓樹突細胞可以藉由吞噬病原並透過第一型MHC路徑進行抗原呈現,最後活化毒殺型T細胞。[2]

樹突細胞在人體免疫系統中連接著先天性免疫以及後天性免疫,有著舉足輕重的地位。臨床上,利用樹突細胞製作癌症疫苗來抗癌則是近年來的新興免疫療法,例如美國第一支樹突細胞的癌症疫苗也在2010年時批准上市,主要是用來治療攝護腺癌。未來,利用樹突細胞進行免疫療法的發展值得令人期待。




讀完本文,你應該要知道:

1. 狹義的抗原呈現細胞才會呈現第二型MHC分子

2. 第一型MHC途徑利用蛋白酶體進行降解來達成抗原處理的過程

3. 樹突細胞可以利用外源性的抗原呈現出第一型MHC分子,稱為交叉傳遞



參考資料:

[1] Murphy, K., & Weaver, C. (2016). Janeway's immunobiology. Garland science.

[2] Heath, W. R., & Carbone, F. R. (2001). Cross-presentation in viral immunity and self-tolerance. Nature Reviews Immunology, 1(2), 126-134.


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