免疫細胞、肝細胞,共同撐起肝臟的免疫力

作者 | 發布日期 2022 年 09 月 11 日 0:00 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


肝臟總是有忙不完的工作,不但要負責新陳代謝、儲藏養分、解毒、荷爾蒙平衡等數百種生化反應,還需要提供人體抵禦病菌入侵的免疫力。肝臟的免疫力來自多種駐守肝臟的「免疫細胞」,但「肝細胞」分泌的多種蛋白亦不可缺。兩種細胞一起對付病菌的模式,是不是像極「警民合作,共同打擊犯罪」呢?

肝臟為何需要免疫力

日常飲食難免遭細菌污染,腸道原本也有為數眾多的好菌及壞菌,當腸道吸收食物養分,一些壞菌及有毒物質也可能趁機借道侵入循環系統,這些成分無論好壞都會先經「肝門靜脈」(Portal vein)運抵肝臟。此時肝臟一方面會妥當運用食物養分,同樣重要的就是攔截及消滅入侵壞菌,以避免有害物質隨著血液循環散播全身,因此肝臟必須有免疫力,就好像機場國門必須設置海關,邊境就將新冠病毒、非洲豬瘟等阻絕或消滅,避免進一步造成傷害。

特殊的微血管構造有利肝臟排毒及消滅病菌

為了快速處理肝門靜脈運來各種好壞成分,肝臟微血管(肝竇)必須有特殊構造。一般微血管內皮細胞彼此會緊密相連沒有空隙,血液成分不能自由進出微血管,但肝竇血管壁細胞與細胞間有較大間隙,甚至扁平管壁細胞本身也形成許多孔洞(Fenestration)。因此腸道來的養分能快速通過血管壁進入肝細胞運用。肝竇血管壁內外側還駐守各式各樣免疫細胞,有的會吞噬細菌,有些清除被病毒感染的肝細胞,對消滅病菌都很重要。

肝臟的免疫細胞

肝臟有多種免疫細胞,數量最龐大的是「克布霍細胞」(Kupffer cell),有吞噬細菌的能力;「自然殺手細胞」(Natural killer cell,NK細胞)也不少,能對抗病毒感染。

1. 克布霍細胞

主要分布於肝細胞間及肝竇微血管壁,因有「吞噬」能力所以能幫助清除源自革蘭氏陰性細菌(如大腸桿菌)細胞表面毒素,也能直接吞噬入侵病菌。它也能喚醒鄰近免疫細胞,一起加入對抗病菌的戰鬥。克布霍細胞辨認毒素的能力極強,能由無數流經身旁的血液揪出有害物質吞噬。另一方面,克布霍細胞還會吞噬過度活化的免疫細胞,幫助免疫系統恢復平衡。

2. NK細胞

NK細胞是肝臟數量最多的淋巴细胞(lymphocyte,註),主要分布於肝竇。有研究顯示肝臟NK細胞毒殺細胞的能力比其他部位NK細胞強大。當NK細胞發現被肝炎病毒感染的肝細胞時,會藉分泌穿孔素(perforin)和顆粒酶(granzyme)毒殺之:穿孔素會在攻擊目標的細胞膜形成孔洞,顆粒酶會進入目標細胞引發一系列蛋白活化反應使細胞死亡。當發現癌化細胞,NK細胞也可透過上述機轉消滅可疑細胞以免癌症發生。有別於多數免疫細胞是基於「外來性」(如細菌的細胞壁、鞭毛構造)或特定抗原決定發動攻擊,NK細胞決定攻擊目標是以缺乏「自身性」為標準。例如癌細胞或病毒感染會導致這些細胞表面的「抗原呈現」蛋白(如MHC-I)含量下降,以躲避免疫系統攻擊,但此時NK細胞就會因這些細胞缺少該有的MHC-I而攻擊。

肝細胞的免疫功能

「肝細胞」(Hepatocyte)是肝臟數量最多(約占90%),也是執行代謝、營養、排毒等肝功能最主要的細胞。愈來愈多研究證據顯示,肝細胞也是免疫系統重要一員。如肝細胞會分泌「補體蛋白」(Complement proteins),經過一連串的素活化反應後補體蛋白會在細菌表面形成孔洞狀「膜攻擊複合物」(Membrane attack complex),使細菌內容物外漏破裂而亡。此外,免疫細胞在辨識、吞噬細菌的過程還需要肝細胞分泌的蛋白(調理素,opsonin)協助,才能順利消滅細菌。

免疫細胞接觸到細菌後自身啟動的細胞內免疫活化訊息也需要有肝細胞蛋白,如soluble CD14、soluble MD-2等才能順利啟動。肝細胞還會分泌Lipocalin-2等能抑制細菌吸收鐵的蛋白,由於鐵離子是細菌許多生化反應必須品,抑制鐵吸收就能壓抑細菌增長。由於肝細胞對肝臟免疫反應的重要性,免疫細胞發起對抗病菌的免疫反應之際,分泌的細胞激素(Cytokines)又會反過來刺激肝細胞產生更多協助免疫作用的蛋白。

結語

經過數十年研究,科學家逐漸揭開肝臟免疫力的神祕面紗。原來肝細胞也是肝臟免疫系統不可缺少的一環,且與免疫細胞形成緊密合作關係。宇宙萬事萬物似乎都相互依存,只是有些關係較顯而易見,有些則需深入認識後才能體會。科學最推崇的就是細心、理性觀察、邏輯推理及小心求證的科學精神。相信未來仍會有一個接一個天才科學家,持續不斷推翻(或修正)科學知識,讓人類對宇宙的認識持續邁進。

註:淋巴細胞是白血球較小種類,主要有T細胞、B細胞及NK細胞三種。

(首圖來源:Pixabay

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