小兵立大功:淺談嗜中性白血球

  在激烈駁火的戰場上,立下最多功勞的也許是在後方運籌帷幄的軍師,也有可能是戰無不勝、叱吒風雲的將軍。但是最不可或缺的還是那和敵人短兵相接的步兵了吧!在人體的免疫系統中,擔任步兵角色的正是我們熟悉的嗜中性白血球(本文以下簡稱嗜中性球),他們也被多數課本描述為「數量最多的白血球,以吞噬能力清除病原體」。看起來很普通嗎?但你可知道它也有強大的傳令能力?還可以佈下天羅地網捕捉病原體?本期懶人包就要介紹高中課本沒有描繪的嗜中性球的特殊能力!

特異功能之一 ── 抗原呈現

在大多數的免疫學課本中,狹義的抗原呈現細胞被定義為細胞膜表面具有第二型主要組織相容性複合體(Major Histocompatibility Complex,MHC II)的細胞,包含樹突細胞、巨噬細胞以及B細胞。它們肩負起將外來抗原呈現給T淋巴球以順利活化專一性免疫的重要任務。(關於抗原呈現的詳細作用機制請參考懶人包:CAR-T療法(上))。早年科學家並未將嗜中性球納入抗原呈現細胞的一份子,但是近年的研究指出已成熟的嗜中性球在感染部位如果受到發炎相關的細胞激素活化,會表現出許多抗原呈現細胞專屬的特質,如表現MHC II、彷彿樹突細胞一般形成大量偽足等,但同時又保有些許嗜中性白血球自身的特性[1]。這些外觀上的特性讓許多學者懷疑嗜中性球確實有抗原呈現能力。但光是「外表長得像」還不足以斷定,如果從功能和細胞行為面來探討,已有實驗證實記憶性TH細胞和嗜中性球共同培養之下,活化的訊號可能來自完全成熟的後者[2]。這表示嗜中性球可能具有獨自活化記憶性TH細胞的能力。雖然嗜中性球的抗原呈現能力是在哪些條件下被啟動的詳細機制尚不明朗,活體內的實驗證據也有待商榷,但或許未來嗜中性球真的能被歸類為抗原呈現細胞的一分子也說不定!

特異功能之二──胞外陷阱(Neutrophil Extracellular Trap)

身為在最前線和病原作戰的免疫細胞之一,嗜中性球除了能吞噬病原以外,還有另一個獨特的機制:嗜中性球胞外陷阱(Neutrophil Extracellular Trap,簡稱NET)。胞外陷阱以嗜中性球的DNA為骨架,絲狀的DNA上附著了組蛋白、黏著蛋白以及富含水解酵素的水解顆粒(Hydrolytic granule)。富含負電的DNA以及蛋白質對細菌帶有正電的細胞壁具有極佳的黏著性,而水解酵素及抗菌胜肽可以隨著核酸順利的附著、殺菌。即便抗菌蛋白效果不佳,被困在原地的病原體也比較容易被白血球製造的活性氧物質(Reactive Oxygen Species,ROS)給氧化、攻擊。在實驗室中可觀察到NET對於金黃色葡萄球菌、A型鏈球菌等細菌都有殺菌效果[3]。然而,若要釋放出胞外陷阱,嗜中性球就必須犧牲自己,經歷快速的凋亡。學界對於此結構的形成與更詳細的調控機制依然不太了解,目前僅知道在細胞外存在的各式細胞激素,可能會刺激嗜中性球核纖層(Nuclear lamina)的結構改變和製造活性氧物質的生理反應,進而達到殺菌效果[4]。

血液指標與臨床意義

作為血液中數量最多的免疫細胞,嗜中性球是臨床上血液檢驗的重要項目之一,醫師不僅會注意嗜中性球的絕對數量(Absolute Neutrophil Count,ANC),也會觀察各種白血球之間的比例是否異常。健康成人的白血球數量約在4000-9000個/μL ,其中嗜中性球約佔1/6。過少的嗜中性球主要發生在免疫缺失的病患或是受到EB病毒感染的新生兒。而嗜中性球濃度極高且伴隨著發燒、紅腫等現象一般可能被醫師判定為細菌感染。總而言之,這群細胞雖然常見,卻也發揮著自己的獨特的能力,為我們的健康每分每秒和病原體抗爭著。



讀完本篇懶人包,你應該要知道:

  1. 抗原呈現細胞的定義

  2. 嗜中性白血球所具有的APC特性與參與的免疫機制

  3. 胞外網(NET)的構造與功能

  4. 常見的白血球相關指數與其臨床意涵

參考資料

[1] Takashima, A., & Yao, Y. (2015). Neutrophil plasticity: acquisition of phenotype and functionality of antigen‐presenting cell. Journal of leukocyte biology, 98(4), 489-496.

[2] Li, Y., Wang, W., Yang, F., Xu, Y., Feng, C., & Zhao, Y. (2019). The regulatory roles of neutrophils in adaptive immunity. Cell Communication and Signaling, 17(1), 147.

[3] Wartha, F., Beiter, K., Normark, S., & Henriques-Normark, B. (2007). Neutrophil extracellular traps: casting the NET over pathogenesis. Current opinion in microbiology, 10(1), 52-56.

[4] Keshari, R. S., Jyoti, A., Dubey, M., Kothari, N., Kohli, M., Bogra, J., ... & Dikshit, M. (2012). Cytokines induced neutrophil extracellular traps formation: implication for the inflammatory disease condition. PloS one, 7(10), e48111.




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