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皮膚深度之旅:皮膚的免疫功能

皮膚是人的「外表」,也是人體最大的器官,人體免疫系統與大多數病原分子的第一次短兵相接都發生在皮膚上,因此皮膚可說是人體免疫系統抵抗外敵入侵的主戰場。
 
 
 
人體免疫系統的運作

大多數環境病原微生物侵入人體各部位的上皮組織,如皮膚、呼吸系統、消化系統時, 我們的免疫系統會隨即辨認這些具有敵意的侵入者,並號召免疫細胞展開反擊。由於皮膚是人體最大的器官,人體免疫系統與大多數病原分子的第一次短兵相接都發生在皮膚上,因此皮膚可說是人體免疫系統抵抗外敵入侵的主戰場。

免疫系統與病原分子第一次接觸後,會產生所謂的「免疫記憶」。我們體內有為數眾多的免疫細胞,大多是T淋巴細胞,或稱T細胞,會對特定病原分子產生專一的辨識能力,也就是免疫記憶。例如T細胞表面有一種特別的分子,稱為T細胞受體,是T細胞用以辨別病原分子的特殊工具,有助於免疫系統於再度受到同一種敵人入侵時,能快速地辨識並做出反擊。

更高明的是,免疫系統也能明確記住病原分子第一次入侵的部位,在面臨同樣敵人再度入侵時,可以依靠特別分子的導引,精確地再度返回敵人入侵的部位與之對抗。這使得免疫系統顯得更強大而且有效率,也更能保護人體免受病原敵人持續的危害。

免疫記憶和T細胞

要使免疫系統能順利產生免疫反應,另外一個重要的主角就是廣泛分布於上皮組織的樹突細胞 (dendritic cells)。當病原入侵時,位於上皮組織的樹突細胞會與病原分子接觸而有效地捕捉這些分子,進而活化特定族群的T細胞且促使其增生。這些T細胞具有同一種T細胞受體,對特定病原分子有高度專一的辨識能力。這些具有免疫記憶的T細胞大軍被活化後,增生數量會超過1千倍以上,隨後它們可以藉著血液流動進入敵人入侵的部位,如皮膚,與其作戰。

要使T細胞表面的受體能夠成功地辨識病原分子抗原,必須仰賴樹突細胞的協助。樹突細胞可以有效地捕捉入侵的病原分子,並像郵差一樣準確地把病原分子傳遞給未經活化的T細胞辨識。這兩種細胞在接觸的過程中,會藉由位於各自細胞表面的許多特殊分子產生許多互動,例如T細胞表面的T細胞受體,可以辨識位於樹突細胞表面的抗原分子,同時位於樹突細胞表面的協同刺激分子,也可以進一步活化T細胞。因此,確保未經活化的T細胞、樹突細胞,和病原敵人分子抗原能有頻繁和連續地互動是很重要的。

免疫系統很聰明地以淋巴結為T細胞與樹突細胞共同活動的平臺。換言之,淋巴結是這兩類細胞在體內正常移動所必經的共同停靠站,如此就能確保樹突細胞可以順利把所攜帶的抗原分子傳遞給對應的T細胞,並進一步活化之。

淋巴結可濃縮淋巴液,以及把各種上皮組織傳遞來的樹突細胞集中到一個微小的部位。這些樹突細胞在旅途中會逐漸成熟,成為功能強大的抗原傳遞細胞。它們攜帶著特定的病原分子來到淋巴結內部,等待著未經活化的特定T細胞。另一方面,未經活化的T細胞則經由不同途徑來到淋巴結。當兩者在淋巴結中相會時,T細胞會藉由特殊分子的作用而被吸引至樹突細胞身旁,其表面的T細胞受體就可以辨識位於樹突細胞表面的病原分子抗原,進一步活化與增生,而形成免疫大軍。

與皮膚免疫相關的疾病

上述皮膚免疫的演化,主要是為了保護人體免受環境中各種病原的感染。由於感染通常會造成皮膚組織傷害而引起發炎,而發炎反應會把訊息傳遞至免疫系統,免疫系統隨後把它的記憶T細胞大軍精確地回送到發炎的部位,如此入侵者就可以被迅速地消滅,這是一條相當有效的免疫防禦途徑。

但很不幸地,許多疾病的發生也可能與上述的免疫作用有關。例如在過敏性接觸性皮膚炎中,人體免疫系統會錯誤地把接觸到的致敏物質辨認為入侵者,而使患者在接觸這些原本應該無害的分子時,重複地引發過當的免疫發炎反應,以致造成皮膚的傷害。

又例如異位性皮膚炎,屋內的塵可能會被患者的免疫系統辨認為有害的病原微生物,而引發廣泛的皮膚發炎。再者,另一種全身性皮膚病-乾癬,患者皮膚表皮的自體蛋白質可能會被免疫系統誤認為外來的病原微生物,進而藉由T細胞產生的細胞激素增生乾癬的皮膚,致使患者發炎並形成許多皮屑。

總而言之,我們對於免疫系統中T細胞運作的逐步理解,有助於更深入認識免疫記憶。疾病的發生,特別是局限發作於特定器官的各種自體免疫疾病,如皮膚的乾癬、關節的類風濕性關節炎、呼吸系統的氣喘,和腸道的發炎性腸道病,都可能是因為免疫系統誤把各器官的自體抗原認定為病原敵人分子所致。由於被誤認的自體抗原持續存在於患者身上,所以這類疾病大多是慢性且難以治癒。

因此,針對特定器官免疫系統作用的新療法,甚至是針對特定免疫記憶T細胞族群的T細胞受體的新療法,會是未來極有潛力的治療方式。

附錄

T細胞及樹突細胞的旅程 當病原入侵時,位於上皮組織的樹突細胞,如圖右上方位於發炎部位的皮膚表皮組織中的樹突狀細胞,與環境病原分子接觸,並且可以有效地捕捉這些病原分子。這些樹突細胞隨後逐漸成熟而從淋巴管移行至淋巴結,進而形成強力的抗原呈遞細胞。在淋巴結內,它們會把抗原呈遞給未經活化的T細胞。另一方面,未經活化的T細胞會持續從周邊血液流至淋巴結中。一旦來到淋巴結中,T細胞會被其他趨化激素吸引至樹突細胞,而其表面的T細胞受體就有絕佳的機會可以辨識位於細胞表面的MHC抗原複合物。未經活化的T細胞會經由輸出的淋巴管而離開淋巴結,最後經由胸管再度進入周圍血液中。一旦未經活化的T細胞在淋巴結遇到與其互有專一性的抗原,則成為活化的狀態並進行增生,通常其數量會擴展至1千倍以上。這些活化的T細胞都成了免疫記憶細胞,並且進一步分化為各種不同功能的免疫記憶細胞,而進入血液中。在皮膚附近的淋巴結內,免疫記憶T細胞表現較大量皮膚淋巴細胞抗原,協助免疫記憶T細胞歸返至皮膚而展開作用,如圖右側的短生命期之免疫記憶T細胞,由發炎組織周圍的血管穿出回到皮膚。如此一來,受到入侵皮膚的環境病原抗原分子所活化的T細胞,就可以順利地回到皮膚以抵抗外來病原的入侵,完成免疫系統保護人體的任務。
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