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TAIWAN MEDICAL J OURNAL 學 術 2016, Vol.59, No.3 19 106 免疫系統為一極有效率且非常複雜的組成,包括 不同的淋巴樣器官、胸腺、骨髓、 脾臟、淋巴結, 以及散在分布的淋巴樣細胞,聚集成塊狀 (Peyer's patches) 存在於小腸黏膜層,腺樣增殖體,和扁桃腺 等。 免疫系統之運作依賴許多不同的型態細胞和細胞 表面分子之間,以極複雜和高度特異性的相互作用來 完成其固有的 (innate) 和適應的 (adaptive) 免疫反應。 其主要任務為防禦及消滅外來入侵的異物。 當產生自體抗體的B細胞(autoantibody-producing B lymphocytes) ,和可與抗原呈現細胞[antigen- presenting cells (APCs) ]表面的 self peptide + self MHC (major histocompatibility complex) 結合之T胞與自體抗原(self antigen) 發生反應 ,造成免疫細 胞攻擊自體細胞或自體器官組織時,即為自體免疫 疾病(autoimmune diseases) 。估計歐美國家,自體免 疫疾病發生率約2-5% (1) 。自體免疫疾病其發生之基 本原因為自體耐受性(self-tolerance) 機轉失去作用, 以及自體-反應性淋巴細胞(self-reactive lymphocytes) 被活化,此種適應性免疫系統 (adaptive immune system)對自體抗原發生反應之情況即為自體免疫反應 (autoimmunity) ,因而促使細胞和組織傷害即稱為自 體免疫疾病。深入瞭解自體免疫疾病之病因學和病理 發生,將可進一步避免或減低自體免疫疾病的發生, 和給予適當的治療。 胸腺細胞發育成熟過程 胸腺為重要的淋巴樣器官,T 淋巴細胞皆在此處 完成成熟的過程。胸腺之 T 淋巴細胞(稱為胸腺細胞, thymocyte)-是由骨髓來源的不具免疫能力的 T 細胞 經血循環進入胸腺皮質周圍,開始增生及被教育成具 有免疫能力的 T 細胞。皮質也含有三種型態的上皮網 狀細胞能隔絕皮質結構,因此使發育中的 T 細胞不會 接觸到外來的抗原。皮質中第二、三型上皮網狀細胞 及骨髓來源的交互指狀細胞 (interdigitating cells,為 一種 APC),呈現自體抗原 (self-antigens)MHC I MHC II 分子給正在發育的 T 細胞,使淋巴細胞之 TCR (T cell receptors) 能認知的 self-antigens。其中含有 CD4 CD8 T 細 胞, 無 法 認 知 MHC II MHC I 分子 者,則會發生細胞自動凋亡 (apoptosis)。僅有 2% 存活 下來進入胸腺髓質之 T 細胞即稱為 naive T 細胞,接著 經由血循環到達周邊的淋巴樣器官 (2) 細胞株選擇理論 骨髓來源的 B 細胞由一群未分化及無法區分的原 始細胞發育而來,B 細胞是經由 DNA 再重組的方式而 被委以任務預備作為可產生一種抗體之功能,DNA 組可能產生數千種不同的結構,使體內具有生產許多 不同的抗體的潛力。體內擁有此種特殊的抗體 - 生成 細胞之基本戲碼,早在遭遇抗原刺激之前即已存在於 淋巴樣組織中。每一B細胞在細胞表面呈現其特殊的 受體且將其抗原反映部位朝外(即抗原受體 antigen receptors),可與具有互補結構之抗原互相結合。當 體內有某一抗原進入時,此抗原會選擇那些於細胞表 面含有受體可與之相互結合的B細胞,刺激B細胞 轉變成免疫芽細胞 (immunoblasts) 然後再分化成漿細 (plasma cells) 而負責合成專門對應此抗原之特殊抗 體。 T 細胞也需遵從細胞株選擇之過程,T 細胞擁有 一細胞表面蛋白,稱為 T 細胞受體 (T-cell receptors, TCRs) 可使細胞與一特殊抗原發生特異性結合,此 TCR 分子存在方式是以大數量不同形狀的結合部位 作為與 APC 細胞表面之 MHC-peptide complex 結合之 用,每一 T 細胞具有單一種類的 TCR,估計人類 T 胞約可展現大於 10 7 不同的 TCR (3) 胸腺教育 以下過程即是所謂的胸腺教育 (thymic education) ,包括兩個步驟:最初進入胸腺皮質之 胸腺細胞其細胞表面沒有CD4 CD8 之受體,屬於 double-negative cells (DN cells),當這些細胞從皮質移 行到包被下區前細胞進行DNA再重組產生TCR 及得 CD4CD8兩個標記皆表現於細胞表面成為double- positive cells (DP cells) 。接著胸腺細胞接受“胸腺 教育"包括正性選擇(positive selection) 和負性選擇 (negative selection) 兩步驟。DP cells 再通過皮質跨過 皮髓質交界進入髓質。與細胞分化平行的進行CD4CD8標記之分離而成為具有免疫能力之single-positive 玉山皮膚科診所 中國醫藥大學附設醫院皮膚科 文、圖∕李聰亮 周宛儀 黃建仁 自體免疫疾病之致病機轉

自體免疫疾病之致病機轉 · 常免疫系統之基本性質。當自體耐受性機轉失去功能 時將導致免疫系統對自體抗原發生反應稱為自體免疫 反應,其所導致的疾病就是所熟知的自體免疫疾病。免疫耐受性之一般特性

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Page 1: 自體免疫疾病之致病機轉 · 常免疫系統之基本性質。當自體耐受性機轉失去功能 時將導致免疫系統對自體抗原發生反應稱為自體免疫 反應,其所導致的疾病就是所熟知的自體免疫疾病。免疫耐受性之一般特性

TAIWAN MEDICAL JOURNAL 學 術

2016, Vol.59, No.3 19

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前 言免疫系統為一極有效率且非常複雜的組成,包括

不同的淋巴樣器官、胸腺、骨髓、 脾臟、淋巴結,以及散在分布的淋巴樣細胞,聚集成塊狀 (Peyer's patches)存在於小腸黏膜層,腺樣增殖體,和扁桃腺等。

免疫系統之運作依賴許多不同的型態細胞和細胞

表面分子之間,以極複雜和高度特異性的相互作用來

完成其固有的 (innate)和適應的 (adaptive)免疫反應。其主要任務為防禦及消滅外來入侵的異物。

當產生自體抗體的B細胞(autoantibody-producing B lymphocytes),和可與抗原呈現細胞[antigen-presenting cells (APCs)]表面的 self peptide + self MHC (major histocompatibility complex) 結合之T細胞與自體抗原(self antigen)發生反應 ,造成免疫細胞攻擊自體細胞或自體器官組織時,即為自體免疫

疾病(autoimmune diseases)。估計歐美國家,自體免疫疾病發生率約2-5%(1)。自體免疫疾病其發生之基

本原因為自體耐受性(self-tolerance)機轉失去作用,以及自體-反應性淋巴細胞(self-reactive lymphocytes)被活化,此種適應性免疫系統 (ad apt ive immune system)對自體抗原發生反應之情況即為自體免疫反應(autoimmunity),因而促使細胞和組織傷害即稱為自體免疫疾病。深入瞭解自體免疫疾病之病因學和病理

發生,將可進一步避免或減低自體免疫疾病的發生,

和給予適當的治療。

胸腺細胞發育成熟過程

胸腺為重要的淋巴樣器官,T淋巴細胞皆在此處完成成熟的過程。胸腺之T淋巴細胞(稱為胸腺細胞,thymocyte)-是由骨髓來源的不具免疫能力的T細胞經血循環進入胸腺皮質周圍,開始增生及被教育成具

有免疫能力的T細胞。皮質也含有三種型態的上皮網狀細胞能隔絕皮質結構,因此使發育中的T細胞不會接觸到外來的抗原。皮質中第二、三型上皮網狀細胞

及骨髓來源的交互指狀細胞 (interdigitating cells,為一種APC),呈現自體抗原 (self-antigens),MHC I及MHC II分子給正在發育的T細胞,使淋巴細胞之TCR (T cell receptors)能認知的 self-antigens。其中含有CD4

或CD8之T細胞,無法認知MHC II或MHC I分子者,則會發生細胞自動凋亡 (apoptosis)。僅有2%存活下來進入胸腺髓質之T細胞即稱為naive T細胞,接著經由血循環到達周邊的淋巴樣器官 (2)。

細胞株選擇理論

骨髓來源的B細胞由一群未分化及無法區分的原始細胞發育而來,B細胞是經由DNA再重組的方式而被委以任務預備作為可產生一種抗體之功能,DNA重組可能產生數千種不同的結構,使體內具有生產許多

不同的抗體的潛力。體內擁有此種特殊的抗體 -生成細胞之基本戲碼,早在遭遇抗原刺激之前即已存在於

淋巴樣組織中。每一B細胞在細胞表面呈現其特殊的

受體且將其抗原反映部位朝外(即抗原受體 antigen receptors),可與具有互補結構之抗原互相結合。當體內有某一抗原進入時,此抗原會選擇那些於細胞表

面含有受體可與之相互結合的B細胞,刺激B細胞

轉變成免疫芽細胞 (immunoblasts)然後再分化成漿細胞 (plasma cells)而負責合成專門對應此抗原之特殊抗體。

T細胞也需遵從細胞株選擇之過程,T細胞擁有一細胞表面蛋白,稱為T細胞受體 (T-cell receptors, TCRs)可使細胞與一特殊抗原發生特異性結合,此TCR分子存在方式是以大數量不同形狀的結合部位作為與APC細胞表面之MHC-peptide complex結合之用,每一T細胞具有單一種類的TCR,估計人類T細胞約可展現大於107不同的TCR(3)。

胸腺教育

以下過程即是所謂的胸腺教育 ( t h y m i c education),包括兩個步驟:最初進入胸腺皮質之胸腺細胞其細胞表面沒有CD4及CD8之受體,屬於double-negative cells (DN cells),當這些細胞從皮質移行到包被下區前細胞進行DNA再重組產生TCR及得到CD4和CD8兩個標記皆表現於細胞表面成為double-positive cells (DP cells)。接著胸腺細胞接受“胸腺教育"包括正性選擇(positive selection)和負性選擇(negative selection)兩步驟。DP cells再通過皮質跨過皮髓質交界進入髓質。與細胞分化平行的進行CD4和CD8標記之分離而成為具有免疫能力之single-positive

玉山皮膚科診所 中國醫藥大學附設醫院皮膚科﹡文、圖∕李聰亮 周宛儀﹡黃建仁﹡

自體免疫疾病之致病機轉

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CD4(大多數為T-helper cell)及CD8T細胞(大多數為T-cytotoxic)之前驅細胞(圖1)(2)。

胸腺組織提供適當的環境使發育中的T細胞取得接觸許多蛋白質所含有的龐大排列的,且是體內獨

特的抗原決定性結合部位(epitopes)之機會。T細胞其表面TCR(T-cell receptor, T細胞受體)與自體內源自蛋白質之胜肽呈高親和力結合時,這些T細胞會被摧毀,此過程即稱為negative selection,這是免疫系統必需充分的減低日後T細胞攻擊自體組織所演化而成的一種細胞株刪除(clonal deletion)。除外,當T細胞之TCR與APC細胞表面之MHC凹槽所攜帶的外來胜肽 (foreign peptides) 發生作用時,T細胞必需認知MHC分子以及胜肽。免疫系統會篩選出某些T細胞能認知self-MHC-self-peptide complex,且為低親和力結合的。那些無法認知self-MHC complex之T細胞會因缺乏生長訊息而死亡,此過程即稱為“因忽略死

亡"(“death by neglect")。T細胞其TCR能與APC之self-MHC-peptide complex呈現低親和力認知時細胞株會接受到刺激而存活下來,此過程即稱為positive selection。估計經負性及正性篩選過程約少於2~5%之胸腺T細胞能認知MHC I分子則分化成細胞毒性

(cytotoxic) T細胞;而能認知MHC II分子的則分化成輔助性(helper)T細胞。然後細胞離開胸腺進入體循環及淋巴

樣組織中,此階段的T細胞皆未曾遭遇特殊抗原之作用稱為naive T細胞。在正常生理狀況時,自體-反應淋巴細胞(autoreactive lymphocytes)是經由一連串不易瞭解的機轉使其避免被活化而攻擊

自己體內的組織。如果體內防止自體免

疫反應之機轉被破壞時,導致自體抗體

的產生,以及自體-反應性T細胞會造成慢性組織和細胞損害(4)。

免疫耐受性

免疫耐受性(immunologic tolerance)定義為免疫系統對抗原不發生免疫反

應,當一特殊的淋巴細胞遭遇抗原時,

此細胞可被活化而進行免疫反應;但

也可能不活化而被消滅掉,導致對此

抗原發生耐受性。抗原卻可誘導耐受性稱為耐受原

(tolerogen),以作為與致敏原(immunogen)區分。一種抗原暴露於體內時,會因體內環境是否出現炎症及固

有的免疫反應(innate immunity)之情況而影響抗原之作用。體內淋巴細胞在分化過程已被設定成可對自體

組織(或抗原)為自體耐受性(self-tolerance),這是正常免疫系統之基本性質。當自體耐受性機轉失去功能

時將導致免疫系統對自體抗原發生反應稱為自體免疫

反應,其所導致的疾病就是所熟知的自體免疫疾病。

免疫耐受性之一般特性

正常個體因可認知自體抗原的淋巴細胞已在發育

階段被刪除或設定成不活化狀態,使淋巴細胞對自體

抗原呈現耐受性。

成熟的B細胞之戲碼(全體成員)是由所有未成

熟的B細胞經由正性選擇出來的,這是用以確認B細

胞已成功完成其抗原受體基因重組 (antigen receptor gene rearrangement)事項。一般共識認為僅有那些表現出功能性細胞膜免疫球蛋白 (immunoglobulin, IG)分子之B細胞會接受來自BCR(B cell receptor)-來源的生存訊息,此即是所謂的“tonic"BCR signals。

圖1 T細胞在胸腺皮質可經由TCR(T細胞受體)α-chain及TCR β-chain genes共同作用而產生細胞表面之TCR,和CD4及CD8分子,此時為

double-positive(DP) cells。胸腺上皮細胞負責拯救T細胞表面之TCR能

與 "self" MHC相互以低親和性結合之細胞株, 使其避免發生凋亡,T細

胞TCR會以高親和性結合到self MHC或self MHC+self peptides則遭受 negative selection。終於再平行的分化成single-positive(SP) cells,或

含有CD4或CD8之T precursor cells(2)。

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此 signals可促使未成熟B細胞之Rag gene關閉不再表現,和使所有B細胞活化其存活路徑。自體抗原可影

響BCR signals之強度,因此在B細胞成熟階段可選擇出周邊B細胞株出線。未成熟B細胞中那些會認知自

體抗原且可與之高度親和力結合的細胞必需經由受體

再編輯 (receptor editing)的過程,以改變其特異性。此涉及Rag genes再活化,使進行額外的 light chain V-J重組而產生新的 Ig light chain,使此細胞表現不一樣的BCR,且此BCR不會與自體抗原發生反應。未成熟B細胞如果 receptor editing失敗時,在骨髓或脾臟中遭遇體內自體抗原,這些可與自體抗原表現出高度親

和力結合的細胞亦會發生細胞凋亡 (negative selection)(5,6)。經過這兩道過程把關後,留下來成熟B細胞經

由體循環到達周邊淋巴樣組織,當與外來抗原接觸時

會被活化即發生高親和性結合,此為體液性免疫反應

(humoral immune response)。而淋巴結中之濾泡B細胞 (follicular B cells)執行大多數helper T cell-依賴的抗體反應,此主要針對蛋白質抗原。

中心耐受性和周邊耐受性

自體耐受性可分為中心耐受性 (central tolerance)及周邊耐受性 (peripheral tolerance)兩種不同的機轉。在生產的淋巴樣器官時(指胸腺:T細胞;骨髓:B細胞),自體耐受性可在未成熟的自體 -反應性淋巴細胞被誘導出來,此為中心耐受性。胸腺髓質之上

皮細胞會表現AIRE (autoimmune regulator) gene,作為主要的開啟許多器官特異性自體抗原基因之轉訊活

化,於是出現在胸腺組織的自體抗原會導致那些相對

應的自體反應胸腺細胞被消滅掉。但此步驟並非完美

的,因在中心淋巴樣器官無法囊括所有體內的抗原,

仍有少數抗原僅能在周邊組織才出現,致使少數自體

反應細胞株未被刪除。因此免疫系統可能經由長期演

化而形成周邊耐受性機轉,當成熟的T細胞遭遇到周邊組織的 self antigens且此種 antigens不曾在胸腺組織中出現,或是少數在成人後才出現的 self antigens會維持不反應性。這是因為自體反應T細胞遭遇自體抗原但因缺乏適當水平的共同刺激訊息,而無法活化。此

種周邊耐受性機轉是作為支援中心耐受性無法刪除所

有自體反應性淋巴細胞之輔助作用。動物實驗以基因

選殖法將老鼠細胞AIRE gene 剔除,會發生多器官自

體免疫疾病稱為 autoimmune polyendocrine syndrome (APS)。間接證明AIRE在維持T細胞正常發育,以及避免不正常自體免疫疾病之發生佔極重要的角色 (7)。

成熟的特異性淋巴細胞對於外來抗原呈現耐受

性之機轉與對於自體抗原呈耐受性是相似的。外來

抗原與特異性淋巴細胞結合,但缺乏共同刺激訊息

(costimulatory signal),仍無法活化淋巴細胞而對此外來抗原呈現耐受性。Costimulatory signal是由T細胞表面之CD28分子與APC細胞表面之B7-1或B7-2結合所提供的活化訊息 (signal II),先前TCR對抗原之認知為 signal I。

淋巴細胞之活化需要二種不同刺激訊息

刺激訊息

T細胞必定需要 signal I和 signal II同時存在時,才會被活化以啟動免疫反應,因T細胞如僅有TCR與MHC-peptide complex之認知(例如體內正常細胞表面皆會表現出MHC I分子),在缺乏 signaI II共同刺激訊息時,T細胞不會活化。此機制可保護正常細胞免於受到自體免疫反應之攻擊 (圖2)(3) 。

B細胞之活化,除了細胞表面BCR與相對應的

圖2 Th淋巴細胞活化-成熟的樹枝狀細胞呈現peptide給Th細胞,特異性的細胞-細胞之交互作用是經由Th細胞表

面的TCR認知樹枝狀細胞表面之MHC class II-peptide complex,再加上樹枝狀細胞之B7蛋白與T細胞之CD28相互結合而提供一非特異性的共同刺激訊息才能促成Th細胞活化 (3)。

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抗原結合外亦需要另一共同刺激訊息 。T-依賴的B細胞於完成BCR與抗原結合後,會將此BCR及外來抗原融入到細胞質內進入endosome,經過處理成特殊的peptide,再結合到MHC II之凹槽而呈現給T細胞,T細胞表面之CD40L(L:ligand)會與B細胞表面之CD40結合,後者即為共同刺激訊息。B細胞才能開啟此細胞株之增生,以及分化成作用細胞(圖3)(3)。此Th細胞TCR所認知結合的MHC-peptide complex,peptide之來源即是由同一抗原蛋白分解而來的(2)。

CTLA-4—CD28家族之原始形態抑制受體

T細胞認知自體抗原時,如其CD28家族另一具有抑制作用之成員CTLA-4與APC表面B7結合時,此CTLA-4具有比CD28更高的親和力,且會避免APC表面B7與T細胞CD28結合。CTLA-4產生抑制訊息會否定由TCR與MHC-peptide complex結合所引發的訊息,使T細胞無法活化。CTLA-4之功能維持T細胞對於自體抗原之耐受性佔極重要角色。CTLA-4基因之多形性,在人體會引發數種自體免疫疾病,例

如第一型糖尿病和 Graves' disease(8)。

Treg細胞之功能與作用機轉T細胞在胸腺時,有一亞組C D 4 T細胞(約佔

5-10%)會分化成自然發生的T調節細胞 (naturally occurring T regulatory cell, nTreg),此細胞表面會表現出FOXP3;T細胞到達周邊組織時其中一亞組可表現出CD4+ CD25-之前軀細胞,當被誘導時會活化而表現出FOXP3+,及CD25+之特性。Treg 細胞主要功能為抑制自體反應性T細胞,以維持對自體抗原之耐受性,以及限制炎症反應。

Tr e g細胞之前軀細胞離開胸腺到周邊淋巴組織時,其特徵仍為F OX P 3-,C D 2 5-,必需利用FOXP3(一種transcription factor)促使轉訊基因活化,FOXP3結合到CD25,CTLA-4,以及GITR (glucocorticoid-induced TNF receptor family related molecele)等基因之促進部位(promoter regions);因

而分化成可誘導的Treg FOXP3+ CD25+ cell。Foxp3和

CD25對Treg細胞之產生以及功能而言,是很重要的分子。當FOXP3基因突變時,會發生-罕見的嬰兒自體免疫疾病,稱為IPEX (immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked syndrome)。Treg細胞與Th細胞之間呈現緊密的刺激與抑制免疫作用關係,其間的平衡狀態可以維持免疫系統運作之相

對穩定性。

Treg細胞製造IL-10及TGF-β,此兩細胞激素以不同機轉對於免疫反應呈現抑制作用。TGF-β主要為抑制T細胞的分化和增殖,除外也抑制macrophages之活化。TGF-β經由抑制中性白血球和血管內皮細胞之活化,而控制免疫及炎症反應。當CD4+ CD25-前軀T細胞在組織出現TGF-β和IL-2細胞激素時,會分化成可誘導的iTreg細胞。 IL-10可抑制已活化的macrophages及dendritic cells,經由此方式可控制固有的免疫反應(innate immunity)和細胞介入(cell-mediated)免疫反應間之相對恆定性。IL-10由許多免疫細胞製造,包括已活化的macrophages,dendritic cells,Treg細胞,以及Th1和Th2細胞。IL-10會抑制已活化的macrophages 和 dendritic cells製造IL-12(此激素刺激NK細胞,以及已活化T細胞使合成IFN-γ,IFN-γ又再加強dendritic cells製造更多的IL-12),因缺乏IL-12,使Th1細胞促成的免疫反應受到抑制,IL-10對

圖3 Th細胞和B細胞相互作用 -Th細胞之TCR可認知B細胞表面之MHC class II-peptide complex,此peptide是本就已結合於BCR上之蛋白

質,此抗原物質被B細胞吞噬 (endocytosis),再經細胞質內之溶解小體

(lysosome)分解產生 (3)。

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macrophages及dendritic cells而言為一負回饋機制(3)。

訊息傳遞路徑可能與自體免疫疾病導致的組織

傷害有關

研究資料的堆疊逐漸發現一些分子訊息路徑及可

能與自體免疫疾病之病理發生有關,P38MAPK(P38 mitogen activated protein kinase)訊息於調節免疫促成的炎症反應扮演重要角色,且與某些自體免疫疾病可

連結在一起。尋常性天疱瘡(pemphigus vulgaris),此疾病之特徵為針對desmogleins之自體抗體,發生自體抗體—抗原結合後,誘使發炎細胞進入皮膚之上皮層

所造成的自體免疫水疱性疾病。動物實驗發現上皮細

胞之P38MAPK路徑已被活化,此活化的P38 kinase轉運到細胞核內,啟動炎症有關的細胞激素之基因轉訊

作用,因此與調節細胞及體液的自體免疫反應有關。

P38MAPK主要與細胞生存、增生、分化及計劃的死亡有極大的關聯。是否自體抗體—抗原相互作用能

引起此訊息路徑活化而緊密連結到炎症調節物質的分

泌,更使得炎症反應不斷的進行而造成組織傷害,這

一連串反應與造成天疱瘡之病理發生究竟是否具關聯

性,仍需進一步釐清(9)。

免疫系統負責防禦功能之細胞與體內其他生理系

統相互合作與協調以表現適當的功能。一部分是依賴

訊息傳遞過程、免疫細胞與HSP (heat shock proteins)之間可雙向的溝通。HSP家族為分子監護者(molecular chaperon),以及維護細胞遭遇壓力,例如高溫、或細胞受到物理的、和化學的傷害時,可救援細胞使免

於壞死。這是一種系統發生高度保留的生物反應,可

在細菌、植物細胞以及動物體內發現此HSP家族。當HSP60增加時使其配體結合能力增大,HSP60與Treg細胞表現之TLR2 (toll-like receptor 2)結合,再將細胞外訊息傳遞到細胞內,可增加Treg細胞抑制免疫反應之功能。HSP70則是結合到Treg細胞上之TLR4受體,可誘導FOXP3之表現,及遽增Treg細胞抑制炎症反應之作用。FOXP3(一種轉訊因子)與CD25為促使分化、持續以及發揮Treg細胞功能所必需的重要分子。免疫系統與體內微環境中成份之相互作用以使其維持

適當的免疫反應,似乎與體內避免自體免疫疾病之發

生有某種程度的關係(10)。

MHC allele與自體免疫性反應之關聯性Dendritic cells及macrophages能夠呈現龐大不同

排列的胜肽給T細胞,但並不是每一個人在呈現每一可能胜肽序列皆能以有效的方式而使T細胞活化。這就是一極重要因素(MHC alleles)可能決定某些人是否易罹患某種感染性疾病,以及自體免疫疾病發生之

頻率。 在一族群中逐漸保留一些alleles,皆會經由自然選擇的方式而形成,許多有益於族群生存延續的

alleles大多會留存於下一代的染色體中。一些自體免疫疾病可在DNA序列檢查時聯結到

MHC (人類為HLA complex),MHC分子之功能為將與其特殊結合之peptide呈現給T細胞。自體耐受性失去作用時,自體反應性T細胞活化,經由細胞促成的免疫反應而導致自體免疫疾病。造成自體免疫疾病極重

要因子為遺傳的易感受性(genetic susceptibility),和環境引發者(environmental triggers)例如感染及局部組織受傷害。

罹患僵直性脊椎炎(ankylosing spondylit is)之病人可能與class I HLA allele B27有關(odds ratio = 1 0 0 ~ 2 0 0,表示增加的風險 );類風溼性關節炎(rheumatoid arthritis)則與DRB1,1(4),DRB1,2(12)有關;

多發性硬化症(multiple sclerosis)與DRB1*1501(3)有關;

全身性紅斑性狼瘡(systemic lupus erythematosus)與DRB1*0301(2),DRB1*1501(1.3)有關(11)。

大多數自體免疫性疾病為多基因性(polygenic),及許多易感受性基因共同造成疾病的發生。一些non-HLA gene之多形性也與自體免疫性反應有關,這些基因皆會影響免疫反應的發展和調節作用。例如

PTPN22,當此基因為tryptophan變異型時,B和T細胞之中心及周邊耐受性皆會發生缺陷,而造成自體

免疫性疾病。NOD2,此基因多形性與Crohn's disease有關,此疾病關聯的多形性會減低NOD2之功能。NOD2為對於細菌細胞壁成分peptidoglycans之一種細胞質察覺器(sensor),NOD2功能不足時,將使腸道上皮細胞無法對腸道微生物提供有效防禦。CD25基因多形性會影響IL-2 receptor之α鏈,此與多發性硬化症以及type I 糖尿病之發生有關。

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外傷造成解剖結構的改變及感染於自體免疫性

反應之角色

體內特殊的解剖結構,使某些部位身體抗原(精

子、眼球水晶體、心臟)形成隱退的方式。這些抗原

於正常生理狀況下不會暴露在免疫系統之監視,此等

自體抗原不會與自體反應細胞之受體結合,故被免疫

系統忽視而不引起反應。但當睪丸或眼球等組織遭受

外力撞擊受傷或炎症反應時,即可能使原本隱藏的抗

原暴露出來而有機會發生自體反應性細胞之作用(12)。

病毒和細菌等微生物侵入體內造成感染與促成

或加重自體免疫反應有某程度的關係。在個體自體免

疫疾病發生部位大多數不會發現微生物感染之徵兆,

從全身性紅斑性狼瘡(SLE)病人之皮膚狼瘡病灶取得標本做病理組織檢查,可發現上皮細胞異常變性,基

底細胞水泡樣變性;真皮層可見明顯的淋巴細胞沿

著皮膚與上皮交際處浸潤,以及排列於毛囊和腺體

周圍之組織,也可觀察到黏液素沉積於膠原纖維間之

間質。但病毒和細菌檢查項目則是陰性的。事實上

發生自體免疫疾病並非直接感染原所引起,而需解釋

為病毒和細菌感染時造成宿主本身產生失去調節的

免疫反應。當組織遭受感染時,首先誘發局部固有的

免疫反應,導致白血球被召喚到來,以及組織中原本

休止狀態的APC被活化,此時APC之細胞表面可表現出共同刺激訊息分子和釋放出T細胞-活化激素(T cell-activating cytokines),導致本來會維持自體反應性T細胞耐受性機轉受到破壞,而對自體抗原發生反應,終

至導致自體免疫疾病發生。此種方式之T細胞反應即稱為旁觀者活化(bystander activation,俗稱的“掃到風颱尾")。除外,當感染的致病原其抗原所含的某

片斷核苷酸序列與體內自體抗原極類似時,造成因感

染所產生的�淋巴細胞對於某自體組織(胜肽)失去自體耐受性,而呈現交叉反應,可認知自體胜肽的�細胞會幫助細胞表面含有認知cross-reactive epitope之B細胞,使此種對於感染發生的免疫反應也能與自體抗原發生反應,此現象稱為molecular mimicry(13)。例

如在少部份鏈球菌感染病人會發生風濕熱 (rheumatic fever),這是由於病人產生的抗鏈球菌抗體,可與心肌蛋白交叉反應,此抗體沉積於心臟組織而造成心

肌炎。鏈球菌以及心肌之分子序列檢測可知兩者在

某些片段具有同質性,病菌:Ltdqnknltten ;心肌:Ltsqraklqten。類風溼性關節病患約70%可証實anti-CCP (cyclic citrulline protein) antibody,極可能與環境因素,例如:感染,以及吸菸等有關。細胞外基

質,vimentin,fibronectin和collagen type II發生post-translation citrullination,因此產生新的epitopes,同時在某些遺傳易罹病之個人(HLA-DR4 haplotype)顯示出共同片段的peptides位於HLA-DR分子之凹槽處,因此使得某些個人易於與環境中浮現的致關節炎胜肽類

分子結合,再活化�細胞,終於造成類風濕性關節炎之病理發生(2)。

建立動物實驗模式有助於自體免疫疾病病理發

生之研究

RPL23A (60S ribosomal protein L23A) mRNA為存在於健康的人體內許多組織之成份,此RPL23A之胺基酸序列在人類及老鼠身上為完整 (100%) 保留的。但明顯較高比例的類風濕性關節炎病人其血清含有對

抗RPL23A之自體抗體。Ito之研究團隊利用基因轉殖技術建立R7-39老鼠模式經由 RPL23A-derived peptide-MHC class II complex (antigen-presenting cell 之 cell surface) 使刺激CD4 T細胞分化成致關節炎生成之作用�細胞 (arthritogenic e�ector � cells),促使老鼠發生關節炎,其關節病理病變為明顯單核細胞浸潤,

滑液膜增生以及軟骨損傷。而從類風濕性關節炎病人

之滑液取得一亞組的CD4 T細胞使生長於培養皿中,以RPL23A刺激會使CD4 T細胞產生IFN-γ(此為已活化CD4 T細胞製造的cytokine, 具有極強,和放大的immune-mediated in�ammatory reaction 之作用)。再參考動物實驗RPL23A T細胞反應導致自體免疫關節炎之重要角色,暗示RPL23A在某些類風濕性關節炎病人扮演病理發生重要的角色(14)。

T細胞訊息分子之遺傳多形性,對於某些易罹患自體免疫疾病之病人為重要的決定性因素。T細胞在胸腺發育階段如其細胞表面TCR負責與體內配體結合所需訊息分子之DNA結構發生點突變(point mutation),會改變其對胸腺負性選擇之敏感性,因而保留此對抗某一自體抗原之T細胞株。

Page 7: 自體免疫疾病之致病機轉 · 常免疫系統之基本性質。當自體耐受性機轉失去功能 時將導致免疫系統對自體抗原發生反應稱為自體免疫 反應,其所導致的疾病就是所熟知的自體免疫疾病。免疫耐受性之一般特性

TAIWAN MEDICAL JOURNAL 學 術

2016, Vol.59, No.3 25

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結 語徹底瞭解淋巴細胞發育過程後,不懷疑地個體仍

擁有發生自體免疫反應及所導致的自體免疫疾病之機

率。因淋巴細胞發育階段隨意產生的各種T及B特殊細胞株其所攜帶的抗原受體還是存在著少部分可認知自

體抗原之成員,且在發育階段,以及細胞成熟以後因

某些原因未被刪除,或未被不活化;以及組織中APC由於感染及其有關的發炎反應而活化,連帶使自體抗

原於免疫系統中被當成致敏原方式呈現而導致自體反

應性T細胞或自體抗體產生B細胞活化。除外,Treg細胞功能缺陷,或數量不足時,無法維持免疫調節(抑

制)功能。亦即當某些免疫反應之控制機轉喪失功

能,皆可能導致自體反應性淋巴細胞之活化和調節機

轉間的不平衡,使傾向於易罹患自體免疫疾病。

青壯年時期前較少發生自體免疫疾病,似乎意

謂此時期免疫系統對於自體抗原之耐受性機轉仍有

效的運轉。但隨著年齡增加,環境影響因素逐漸累

積,例如紫外線曝曬、感染、藥物使用等,或是與

自體反應性淋巴細胞之篩選或調節,以及補體清除

(complement clearance)有關的C1q,C2,C4等基因發生突變。此時體內會喪失自體抗原耐受性之功能,接

著發生促使發病的自體免疫性反應,已活化的自體反

應性淋巴細胞或經由產生自體抗體,或T細胞直接攻擊自體組織,終於發生自體免疫疾病。

釐清自體免疫疾病之病理發生機轉,有助於治療

策略的研發與創新。原則上在於阻斷自體反應性�細胞之活化,以免接下來的一連串不適當的免疫反應

之發生。臨床治療方面較常應用的免疫抑制劑及抗發

炎性藥物,再進展到用於治療類風濕性關節炎之TNF拮抗劑。較新進的細胞操作方式,可以做到大規模的

刪除致病性B和T細胞,以及誘導使自體反應性淋巴細胞再恢復其對自體抗原之耐受性,或缺陷的Treg細胞功能恢復成具有抑制免疫反應之作用細胞。嚴重及

衰弱的自體免疫疾病人者可考慮血球生成幹細胞移植

(transplantation of hematopoietic stem cells)治療法,使接受移植者或許有機會建立大致上新的免疫系統。

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