首頁 / 專科考試 / Ch.11 皮膚免疫系統的細胞成分 Fitzpatrick 9e · Part 2 Structure And Function Of Skin
Ch.11 Cellular Components of the Cutaneous Immune System 皮膚免疫系統的細胞成分 原書 p.143–158 · 考題共 9 題(已有詳解 9 題) · 最後更新:2026-10-28
103 年 1 題、104 年 1 題、105 年 1 題、106 年 1 題、107 年 1 題、109 年 2 題、111 年 1 題、113 年 1 題
題目取自
臺灣皮膚科醫學會專科醫師甄審筆試試題 ,答案為學會公告的標準答案;重點與詳解依據 Fitzpatrick's Dermatology, 9th Edition 與 McKee's Pathology of the Skin, 5th Edition 整理
圖片與延伸閱讀 課本圖片有版權,請到以下網站看臨床與病理照片(外部網站,另開新分頁)。
本章目錄 1. Innate vs Adaptive Immune System 2. T Cells and Subsets 3. Skin Homing 4. TRM, TEM, TCM and TMM 5. B Cells 6. ILCs and Unconventional T Cells 7. Natural Killer(NK)Cells 8. Dendritic Cells 9. Macrophages 10. Mast Cells 11. Granulocytes:Neutrophils, Eosinophils, Basophils 12. Keratinocytes and Antimicrobial Peptides 13. TLR 與免疫活化的串連 14. 皮膚免疫細胞位置速記 本章考點(12) 考題(9 題) 重點整理 螢光 =考過(後附題號)紅框 =易錯陷阱粗體數字 =門檻值
1. Innate vs Adaptive Immune System(先天與後天免疫)
Skin immune system 同時含 innate 與 adaptive 成分:由大量 skin-resident immune cells,加上在 skin、skin-draining lymph nodes 與 peripheral circulation 之間不斷 recirculate 的 lymphocytes 組成;keratinocytes、endothelial cells、fibroblasts 等 parenchymal cells 也常參與(often involve)。p.143
Innate :辨識與廣泛類別病原相關的 motifs(proteins、lipids、nucleotides、metabolites),受體由 germline DNA 編碼;功能是快速的第一線防禦,並促進 adaptive response、決定其類型。p.143
Adaptive :靠 somatic recombination 產生近乎無限的 antigen receptor/antibody 多樣性,並形成 immunologic memory(long-lived antigen-specific lymphocytes);反應較慢但更強大。p.143
T cells 與 B cells 是 adaptive immune system 的主要細胞 103-03 ;dendritic cells 與 macrophages(顯著表現 pattern-associated receptors,原文用字)是 innate immune system 的關鍵細胞。其他參與 innate response 的有 mast cells、neutrophils,以及 keratinocytes、endothelial cells、fibroblasts 等 resident tissue cells。p.143
AT-A-GLANCE:innate 的各細胞次群共同點是對感染與損傷反應快,但辨識與回應所有病原的能力有限,靠 germline-encoded pattern recognition receptors 與 danger signals;adaptive 較慢但能回應近乎無限範圍的病原;ILCs 與 unconventional T cells 橫跨 innate 與 adaptive。兩個系統協同防禦,但異常活化可能經常(can frequently)導致各種發炎疾病。p.143, 145
兼具 innate 與 adaptive 特性的細胞:innate lymphoid cells(ILCs) 與 innate-like T cells (Fig. 11-2)。p.143–144
Trained immunity :innate immune system 對反覆挑戰的「記憶」反應,不依賴 T、B cells 即可保護避免再感染。p.143
Feature Innate Adaptive
Speed(速度) Rapid(快) Slow(慢)
Receptors(受體) Pattern recognition receptors,germline-encoded(e.g. CD14、mannose、scavenger receptors) T 與 B cells,receptors 由 fully rearranged genes 編碼;初期為 low affinity
Memory —(見 trained immunity) Gene rearrangement、clonal expansion、memory
Fig. 11-3,p.145。
易錯 本章 p.143 明列 T cells 與 B cells 為 adaptive immune system 的 primary cells;dendritic cells 與 macrophages 則列為 innate immune system 的 key players。
2. T Cells and Subsets(T 細胞與次群)
T cells 來自骨髓的 multipotent hematopoietic stem cells,在 thymus 成熟(T = thymus-dependent)。多數是 αβ T cells ;少數是 γδ T cells (limited diversity,被視為 innate immune system 的一部分)。p.145
Naïve T cells :已完成 thymus 發育、尚未遇到特定 antigen,循環於血液與 secondary lymphoid organs(lymph nodes、spleen)。遇到 antigen-presenting cell 上的 peptide–MHC complex 後,發育成 effector T cells 與較長壽的 central memory T cells 。p.145
CD8+ :辨識 MHC class I(HLA-A、-B、-C)上的 peptide,分化為 cytotoxic effector T cells;effector 常(often)依主要 cytokine 稱 TC1(IFN-γ)、TC2(IL-4)、TC17(IL-17)。部分 αβ CD8+ T cells 的 TCR diversity 有限,可經 CD1 等 MHC class I–like 分子辨識 lipid antigens。p.145
CD4+ :辨識 MHC class II(HLA-DR、-DQ、-DP)上的 peptide,分化為 TH1、TH2、TH17、TFH 與 Tregs(Fig. 11-4)。p.145
Subset Key cytokines / features(細胞激素與特徵) Transcription factor Role(角色)
TH1 IL-2、IFN-γ、TNF-α;對 TH1-polarizing cytokine IL-12 有反應 T-bet Cell-mediated immunity 的主要媒介;IFN-γ 活化 macrophages、觸發 cytotoxic T-cell response
TH2 IL-4、IL-5、IL-13 GATA-3 促進 humoral(antibody)response,抑制部分 cell-mediated response
TH9 IL-9,並共同產生 TNF-α;不像小鼠 TH9,不產生 IL-10 — 主要見於 skin-homing(CLA+)T cells,存在於健康人類皮膚;IL-9 可上調 IFN-γ、IL-13、IL-17
TH17 IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22、IL-26;存活與擴增依賴 IL-23 RORγt 參與對 extracellular pathogens(bacteria 與 fungi)的 antigen responses;被認為(implicated)是 psoriasis pathogenesis 的 key players
Treg 抑制其他 T cells 的活化、cytokine 產生與增生 FOXP3 維持對 self-antigen 的 peripheral tolerance;缺乏見於 IPEX syndrome
TFH CD40L;分泌 IL-21、IL-4 — 主要在 lymph nodes、spleen、Peyer patches 的 B-cell areas;觸發並維持 germinal centers
p.145–146;Fig. 11-4,p.146(Fig. 11-4 另列 Th22)。
Cross-regulation:TH1 cytokine IFN-γ 下調 TH2 response;IL-4 下調 TH1 response 與 macrophage function。p.146
Tregs:IPEX (immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked)syndrome 的基因病因就是 FOXP3 ,Treg 缺乏導致 multiorgan autoimmune disease;正常人類皮膚 resident T cells 中約 5% 到 10% 是 FOXP3+ Tregs。人類另有報告(reported)IL-10 producing、FOXP3-negative 的 Treg 族群,被認為與 SLE 有關(implicated)。p.146
3. Skin Homing(皮膚歸巢)
T cells 進入皮膚需表現 cutaneous lymphocyte antigen(CLA) 與特定 chemokine receptors,包括 CCR4 與 CCR10 。p.146–147
CLA 是 PSGL-1(P-selectin glycoprotein ligand-1)經 inducible carbohydrate modification 而成;PSGL-1 本身恆定表現於所有人類 peripheral-blood T cells。此修飾使其能結合 skin endothelial cells 高度表現的 E-selectin 104-40 。p.147
CCR4 結合 chemokines CCL17 與 CCL22 ;CCR10 結合 CCL27 104-40 。p.147
CCR4 存在於 essentially all skin-homing cells;CCR10 只在 skin-homing T cells 的一個 subset 上 104-40 。p.147
這種專一的 T-cell trafficking,使發炎部位的 antigen-reactive T cells 比血液中濃縮 >100-fold 。p.147
Keratinocytes 分泌的 CCL17、CCL22 吸引 TH2 cells;CCL20 吸引 TH17 cells;CXCL9、CXCL10 吸引 TH1 cells。p.157
Mast cell–derived TNF 可上調血管內皮的 E-selectin(即結合 CLA 者),促進 T cells 與 dendritic cells 湧入。p.154
易錯 本章 p.147 把 CCR7/L-selectin(CD62L)列為 central memory markers,與 skin-homing receptor CLA、CCR4 並列;skin homing 的 chemokine receptors 本章寫的是 CCR4 與 CCR10。
4. TRM, TEM, TCM and TMM(組織常駐與循環記憶 T 細胞)
健康人類皮膚約有血液全體 T cells 的 2 倍 (約 20 billion );skin-tropic(CLA+)memory T cells 在非發炎狀態下,98% 在皮膚、只有 2% 在循環中。p.147
Xenotransplant model:把 psoriasis 病人外觀正常的皮膚移植到 immunodeficient mice,數週後未受侵犯的皮膚自行長出 psoriasis;表示 noninflamed skin 內的 resident T cells 本身就足以造成發炎病變,不需 recirculating lymphocytes。p.147
TRM 是 nonrecirculating memory T cells,存在於 epithelial barrier tissues:GI tract、lung、skin、reproductive tract111-15 。p.147
Vaccinia 經 skin scarification 接種,產生較多 skin-resident memory CD8+ cells,對皮膚再感染的保護比 subcutaneous、intradermal、intramuscular 接種有效 100,000 倍 。p.147
Population Markers(標記) Location / properties(位置與特性)
CD69+CD103+ TRM CD69、CD103 富集於 epidermis ,predominantly CD8+ ;effector cytokine 產生傾向較高,但 proliferative capacity 較有限
CD103– TRM CD69+、CD103– 較常見於 dermis ;與 recirculating T cells 相比 effector function 略低但仍 potent;proliferative capacity 較 CD103+ 者佳
TMM(migratory memory) CLA+、CCR4+、CCR7/L-selectin(central memory markers);依 L-selectin 表現區分:L-selectin 陰性 Recirculating
TCM(central memory) CLA+、CCR4+、CCR7、L-selectin(CD62L)陽性 Recirculating;對 antigen 刺激敏感度較高,比 naïve T cells 較不依賴 costimulation
TEM(effector memory) — TCR 觸發後由 TCM 增生分化而來;effector function 快,可產生大量 IFN-γ、IL-4、IL-17,CD8+ TEM 另產生 perforin
p.147。TRM 被提出(have been suggested)可分為 2 個表型與功能不同的族群,皆表現 TRM marker CD69,以 CD103 區分。CD103 表現受 keratinocyte 接觸增強、依賴 TGF-β,並經與 E-cadherin 結合將細胞留在 epidermis。
人類皮膚也有 recirculating memory T cells:TMM (L-selectin 陰性)與 TCM (L-selectin 陽性),共同表現 CLA、CCR4 與 CCR7/L-selectin 111-15 。p.147
TCM 在 TCR 觸發後主要產生 IL-2 ,增生後分化為 TEM 111-15 。p.147
TRM 生物學如何解釋臨床(p.147)
TRM 不遷移、不 recirculate,所以 TRM 造成的發炎病灶傾向(tend to be)sharply demarcated 、與正常皮膚界線突然中斷(psoriasis 典型特徵);病灶傾向長期留在特定位置,停掉有效治療後常在同一位置復發 111-15 。
TRM 已在原位,所以可對重複 antigen 挑戰反應極快,常在數小時內,例如 fixed drug eruptions 111-15 。
Cutaneous lymphomas:mycosis fungoides 由 TRM cells 介導,Sézary syndrome 由循環的 central memory T cells(TCM)介導。
TRM 傾向在反覆 antigen 暴露的組織中逐漸累積,TRM 介導的發炎疾病往往隨時間惡化:每次暴露發炎起得更快、更嚴重。
易錯 本章 p.147 把 psoriasis 病灶界線分明、停藥後原位復發,以及 fixed drug eruption 常在數小時內(often within hours)反應,都歸因於 TRM (不遷移、不 recirculate);TEM 在本章是 TCM 增生後的產物,具快速 effector function。TRM 與 TCM/TMM 的差別是 nonrecirculating vs recirculating。
5. B Cells(B 細胞)
B cells 是 humoral arm,產生 antibodies:中和病原(阻止其進入並感染細胞),也可能(may)中和 bacterial toxins、opsonization(促進 phagocytes 經 Fc receptor 攝取)、活化 classical complement pathway。p.148
B cells 離開骨髓後遷移到 spleen、peripheral lymph nodes、gut-associated lymphoid tissue;活化通常需要 TFH 幫助;活化後分化為 memory B cells 或 antibody-secreting plasma cells 。p.148
TFH cytokines 決定 isotype:IL-4 促進 IgG1、IgG4、IgE;IFN-γ 誘導 IgG3;TGF-β 誘導 IgA。p.148
正常皮膚中 B cells 很少 ,在皮膚免疫的角色仍不清楚;但在 cutaneous leishmaniasis、diffuse cutaneous sclerosis、cutaneous lupus、atopic dermatitis 等慢性發炎皮膚病可見 B cells;plasma cells 可見於 syphilis 與 leprosy。p.148–149
Bregs (IL-10 producing B cells)有抗發炎作用,但至今這些發現僅(only)在 murine models of skin inflammation 證實;近來已有在人類皮膚描述這些細胞的存在。p.149
6. ILCs and Unconventional T Cells(先天淋巴細胞與非典型 T 細胞)
這些是 nonrecirculating、位於 nonlymphoid tissues 的 lymphocytes,橫跨 innate 與 adaptive;被認為是組織完整性受損(感染、損傷)的 sensors,可招募血液中的免疫細胞並放大局部發炎。包括 iNKT、MAIT、γδ T cells、intestinal IELs 與 ILCs。p.149
Innate lymphoid cells(ILCs)
定義三特徵:沒有 RAG-dependent rearranged antigen receptors;缺乏 myeloid 與 dendritic cell 表型標記(lineage negative);lymphoid morphology。p.149
一致表現 IL-7 receptor α chain CD127 ,發育需要 IL-7;keratinocytes 是 IL-7 的重要來源。主要聚集在 dermal-epidermal junction 下方,與 T lymphocytes 空間上很近;對 epithelial cell–derived mediators 反應快,幾乎只(almost exclusively)靠產生 cytokines 反應。p.149
Group Transcription factor Cytokines Activators / 皮膚疾病關聯
ILC1(對應 TH1) 109-10 T-bet IFN-γ、TNF-α;沒有 cytotoxic molecules 被認為(thought to)由 IL-12、IL-15 活化;表現 CD161;被認為與 allergic contact dermatitis 有關(Fig. 11-6 標 ?)
ILC2(對應 TH2) 109-10 GATA-3(高表現) IL-4、IL-5、IL-13 IL-25、IL-33、TSLP、PGD2 活化;表現 KLRG1、CRTH2、CCR4;被認為與 atopic dermatitis 有關(implicated)
ILC3(對應 TH17) 109-10 RORγt、AHR、T-bet(程度不一) IFN-γ、IL-22、IL-17(量不一) IL-1β、IL-23 活化;表現 NKp44;被認為與 psoriasis 有關(implicated)
p.149;Fig. 11-6,p.150。
Unconventional / innate-like T cells
表現 limited diversity 的 TCR,辨識 nonclassical MHC-like 分子上的抗原,或完全不依賴 MHC 相關呈現分子。包括 iNKT、MAIT、γδ T cells。p.149
CD1 family :構造上與 MHC class I 相關,但 nonpolymorphic ;呈現 lipid-based antigens。CD1a、b、c 彼此較像,與 CD1d 較不同,且 CD1a/b/c 在小鼠不存在。皮膚中 Langerhans cells 表現 CD1a 與 CD1c;dermal dendritic cells 表現 CD1a、b、c(p.151 同一主題又寫 CD1a、b、c、d)。p.149, 151 同書 ch10 內文則寫 DDC「express CD1c rather than CD1a」。p.135(ch10)
CD1a 可呈現 host-derived sulfatides、「headless antigens」、pollen phospholipids、mycobacterium-derived dideoxymycobactin;CD1a-autoreactive T cells 會 home 到皮膚,辨識帶有皮膚脂質的 CD1a。p.149
Group I CD1-restricted T cells 分泌 TH1 cytokines,對感染標的有 cytolytic 作用(如 mycobacteria),表現 perforin、granzyme B 與 granulysin ;granulysin 表現與 leprosy 的感染受控相關,在 "tuberculous leprosy"(原文用字)病灶比 lepromatous leprosy 病灶約常見 6-fold 。p.151
Cell TCR Recognizes(辨識) Other
iNKT Invariant α chain Vα24-Jα18 (human)配 limited-diversity β Glycolipid antigens,由 CD1d 呈現(e.g. bacterial cell wall sphingolipids) iNKT1、iNKT2、iNKT17 對應 TH1、TH2、TH17;發育依賴 PLZF
MAIT Semi-variant:Vα7.2-Jα33 配有限的 β chains 細菌 riboflavin biosynthesis intermediates,由 MHC class I–like MR1 呈現 只有具 riboflavin 合成路徑的微生物能活化;不同 subsets 可產生 IFN-γ 與 IL-17
γδ T cells γδ TCR 不同 subsets 已被證實(have been shown)可辨識 lipid antigens(CD1)、MICA 等 MHC class I–like 分子,甚至 soluble ligands 可在組織內 self-renew;小鼠皮膚多數 lymphocytes 是 γδ,但人類皮膚 resident T cells 只佔 1% 到 2%
p.151;Fig. 11-7,p.150。
7. Natural Killer(NK)Cells(自然殺手細胞)
NK cells 是 large granular lymphocytes ;人類 NK cells 的標記是 CD16+ CD56+ CD94+ CD161+ ,且 CD3 陰性 (不表現 T-cell marker) 113-43 。p.151
功能是巡視全身,找出 altered cells(transformed,或被 virus/parasite 感染);直接經 perforin/granzyme/granulysin 或 Fas/Fas-ligand 依賴機制殺死,或間接經分泌 cytokines。p.151
NK cells 最廣為人知的功能包括辨識並殺死被病毒感染的細胞與腫瘤細胞,以及分泌 IFN-γ (a main immunoregulatory cytokine);而 pDCs 才是以 TLR7、TLR9 活化後大量產生 type I interferons(IFN-α、IFN-β)的細胞 109-10 。p.134(ch10)
本章 p.143 把 T cells 與 B cells 列為 adaptive 的 primary cells;NK cells 在 p.151 另列一節。p.143, 151
本章 p.151 寫 NK cells 經 perforin/granzyme/granulysin、Fas/Fas-ligand 或分泌 cytokines 殺傷;明確寫到大量產生 type 1 interferons 的細胞是 plasmacytoid dendritic cells(見下一節,約為其他細胞的 10,000-fold) 109-10 。p.151–152
8. Dendritic Cells(樹突細胞)
DCs 的主要功能是處理 antigen、呈現於細胞表面並活化 T cells;主要來自骨髓 myeloid progenitors。Ralph Steinman 因發現其在 adaptive immune response 的核心角色獲 Nobel Prize。p.151
本章列出健康皮膚的 3 種 cutaneous DC populations:epidermal Langerhans cells 、resident dermal conventional DCs 、plasmacytoid DCs 109-14 ;發炎時另有 myeloid dermal「inflammatory」DCs。p.152
未受擾動時 DCs 處於 immature state:能有效攝取 antigen,但 costimulatory molecules 低,不足以刺激 naïve T cells。p.152
抗原處理:經 complement receptors 與 Fc receptors phagocytosis 攝入的 antigen 呈現在 MHC class II (給 CD4+ T cells);直接進入 cytosol 的 antigen 經 proteasome → ER → MHC class I (給 naïve CD8+ T cells)。DCs 也擅長 cross-presentation (外來 antigen 經 MHC class I 呈現),對抗多種病毒與清除 autoreactive CD8+ T cells 重要。p.152
Subset Markers(標記)
CD141+ myeloid DCs CD141+(BDCA-3)、CLEC9A+、CD11b–
CD1c+ myeloid DCs TLR3+、FLT3+、CD11c low/CD11c hi、CD11b+、CD1c+(BDCA-1)、CD1a+
Monocyte-derived DCs CD14+、CD11b+、CX3CR1+、CD209+
Plasmacytoid DC CD123+(IL-3 receptor α chain)、CD303+(BDCA-2)、CD304+、TLR7、TLR9
Langerhans cells Langerin+++、CD1a++、E-cadherin++、Birbeck granules
Table 11-1,p.152(腳註另指出 CD141+ 與 CD1c+ myeloid DCs 及 monocyte-derived DCs 是 skin 的三個主要 DC 族群,不含 inflammatory DCs)。
Inflammatory DCs(Tip-DCs)
Psoriasis 中的 inflammatory DCs 產生 TNF-α、表現 iNOS,稱 Tip-DCs ;有效治療時 TNF-α、IL-20、IL-23 迅速下降;可刺激 Th17 cells 分化與活化。p.152
Plasmacytoid dendritic cells(pDCs)
形態類似 plasma cells;被認為是對抗 viral infection 的早期 sentinels 。p.152
表現 TLR7 與 TLR9 ,以及 intracellular nucleic acid sensor RIG-1 (對某些 single-stranded RNA viruses 的 pattern recognition receptor) 113-43 109-10 。p.152
與 conventional DCs 相比,pDCs 表面的 MHC class II 與 costimulatory molecules 較少,處理 antigen 較不有效。p.152
產生 type 1 interferons 的量估計比任何其他細胞多約 10,000-fold ;主要誘導物是含重複 CG 的 viral RNA/DNA(CpG)結合 TLR7 與 TLR9 109-10 113-43 。p.152
Psoriasis:pDCs 被認為與 psoriasis 致病有關(implicated),似乎(appearing to)在觸發 psoriatic lesions 起始中扮演關鍵角色,機轉是 cathelicidin(LL37)與 self-DNA 結合後活化 TLR9 。p.152
易錯 本章 p.152 寫 pDCs 大量產生的是 type 1 interferons(約為其他細胞的 10,000-fold),沒有寫 IFN-γ;IFN-γ 在本章出現於 TH1 cells(p.145)、ILC1(p.149)與 M1 macrophage 活化(p.153)。
Langerhans cells(LCs)
位於 epidermis 的 DC 特化亞群,由 Paul Langerhans 於 1868 描述(當時誤認為屬神經系統);後來才認識到是 bone marrow 來源的 leukocytes 。p.152
占表皮細胞的 2% 到 4% ,在 keratinocytes 之間排成 dense network 113-43 。p.152
特徵性 organelle 是 electron-dense 的 Birbeck granules ,形狀獨特如「tennis-racket 」;高表現 CD1a 113-43 。p.152
CD207(langerin) :C-type lectin receptor,位於 Birbeck granules,可能把 antigen 導向 nonclassical processing pathway 而 cross-presentation 於 MHC class I;langerin 是 Birbeck granule 形成所必需113-43 。p.152, 151
LCs 的發育與 epidermal residence 需要 keratinocyte 來源的 IL-34 與 TGF-β ;LCs 的角色尚未完全清楚:可在 IL-15 依賴下 cross-prime CD8+ T cells,也參與(contribute to)Tregs 擴增,提示其在 tissue homeostasis 的角色。p.153
抗原捕捉後 LCs 成熟並遷移到 regional lymph nodes 活化 T cells,T cells 再回到皮膚。p.151
McKee 補充(組織/電顯)
電顯下 LCs 有 lobulated nucleus、相對清澈的細胞質、發達的 ER、Golgi 與 lysosomes;Birbeck granules 為 rod 或 racquet 形,屬 endosomal recycling compartment 的 subdomains,形成於 Langerin 聚集處。McKee p.11
LCs 表現 S100 protein (Fig. 1.33,具明顯 dendritic processes)。McKee p.11
LCs 可見於整個 epidermis,往上可到 granular layer;受刺激後離開 epidermis、經 lymphatics 到 regional lymph nodes,在 paracortical region 向 T lymphocyte 呈現 antigen。McKee p.11
真皮也有大量 resident T cells:約 2 × 10¹⁰ ,為循環血液中 T cells 的兩倍。McKee p.11 Fitzpatrick 寫作 about 20 billion 。p.147
9. Macrophages(巨噬細胞)
Innate immunity 的 essential component;常駐組織作為 immune sentinels,以 scavenger、pattern recognition、phagocytic receptors 偵測感染與組織傷害。多數健康組織的 macrophages 只需極少循環 monocytes 補充;損傷或感染時大量 monocytes 湧入,分化為 macrophage-like 與 DC-like cells。p.153
Feature M1(classically activated) M2(alternatively activated)
Activated by(刺激) IFN-γ、LPS、GM-CSF IL-4、IL-13、M-CSF、helminths(內文另列 IL-10、TGF-β)
iNOS / Arginase 1 iNOS ↑ Arginase 1 ↑
Surface(表面) MHC class II、CD40、CD68、CD80、CD86、CD25、CD127 MHC class II、CD206、CD209(DC-SIGN)、CD302、Dectin-1
Cytokines(細胞激素) IL-1β、IL-6、IL-12、IL-15、IL-18、IL-23、TNF IL-10、TGF-β
Transcription factors IRF5 STAT6、IRF4
NFκB p65 p50
Role(角色) 大量 phagocytosis、殺 intracellular bacteria 被認為(thought to)在對 parasites 的反應、tissue remodeling、allergic diseases 扮演核心角色;可能(may)參與皮膚發炎的 resolution
Table 11-2,p.153。M1 段落接著寫 efficient intracellular killing 需要 vitamin D(p.153);p.151 寫 CD1-restricted T cells 釋出 IFN-γ 的能力可能導致 vitamin D–dependent antimicrobial response 被誘導。
10. Mast Cells(肥大細胞)
通常(usually)最多見於 epithelial sites(skin、mucosa),是對外在病原與環境刺激的 first line of defense ;源自 pluripotent bone marrow precursors,progenitors 經血液進入組織後才成熟。p.153
成熟關鍵因子:stem cell factor(SCF,即 KIT ligand) ,結合 c-kit receptor(CD117) ,以及 IL-3 。p.153
壽命長(組織中可存活 months to years ),保有增生能力。p.153
組成性表現 FcεRI ;最為人知(best-known)的活化原因是 antigen 交聯結合在 FcεRI 上的 IgE ,所需 allergen 量相對少;也能經 FcγRII 結合 IgG。p.153
也有 pattern recognition receptors(多種 TLRs):TLR4 被 lipopolysaccharide 活化 → 產生 cytokines 但不 degranulation ;TLR2 被 peptidoglycans 活化 → degranulation 與 cytokine 產生都有 。其他活化因子:complement(C3a、C5a)、neuropeptide(substance P)、某些毒素(certain toxins)。p.153
電子緻密的 lysosome-like secretory granules 佔成熟 mast cell 細胞質大部分;初期命名 "mastung",意為 "well fed" 或 "fattened"。p.153
顆粒內預先形成:histamine(可能是最著名者,probably the most well known)、serotonin、TNF-α、VEGF、proteases、抗菌蛋白 cathelicidins 106-08 、chemokines。活化後可再產生 TNF-α、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6,以及 leukotrienes、prostaglandins、platelet-activating factor。p.154
這些介質造成血管通透性上升與水腫,即數分鐘內發生的 wheal and flare ;mast cell–derived TNF 可(can)上調血管內皮 E-selectin(結合 T cells 上的 CLA)等 adhesion molecules,加上 CCL20,促進 T cells 與 DCs 湧入。整體因含 IL-4 等 cytokines,反應偏向 TH2 。p.154
最常直接歸因於 mast cell 活化的皮膚反應:urticaria 與 anaphylaxis 。p.154
11. Granulocytes(顆粒球):Neutrophils, Eosinophils, Basophils
Basophils、neutrophils、eosinophils 屬 granulocytes:特徵是 lobulated nuclei 與細胞質 secretory granules(Table 11-3)。p.154
Neutrophils(嗜中性球)
血液中最多的 leukocytes,占 peripheral blood leukocytes 約 35% 到 70% ;短命,life span 約 5 到 90 小時 113-43 。p.154
生成受 G-CSF 控制,最多可達 2 × 10¹¹ 個/天。p.155
Hallmark cell of acute inflammation ;通常在數分鐘內被招募到損傷部位,主導對感染或組織損傷的 first wave of host defense109-10 。p.155
殺菌機制:phagocytosis、degranulation、reactive oxygen species(ROS,respiratory burst)、neutrophil extracellular traps(NETs) 113-43 。p.155
Neutrophil swarming:早期被招募的細胞(neutrophils、macrophages)訊號使更多 neutrophils 被指數式招募。p.155
Granule type(先後) Contents(內容)
First released:peroxidase-negative Lactoferrin、lipocalin、cathelicidin(LL37) 106-08 、數種 metalloproteinases(降解 laminin、collagen、proteoglycans、fibronectin,促進 neutrophil 招募與組織破壞)
Next:peroxidase-positive (通常(usually)在 chemoattractants 濃度升高時) Alpha-defensins、serprocidins;serine proteases(cathepsin G、neutrophil elastase、proteinase 3);myeloperoxidase(MPO) :含鐵酵素,使膿呈綠色,由 H₂O₂ 與 Cl⁻ 產生 hypochlorous acid(HOCl)
p.155。
Serine proteases 可把 IL-36 family (IL-36α、β、γ)切成更活躍形式,活性增加約 500-fold ;neutrophil elastase 則可把 IL-36 receptor antagonist 切成高活性的 antagonistic form。IL-36 介導的反應已被證實是 pustular psoriasis 中 neutrophil infiltration 的一個驅動因子(a driver);這些研究顯示 neutrophils 可能(may)既促進發炎、也幫助控制發炎。p.155–156
Respiratory burst :NADPH oxidase 驅動 ROS 快速釋放,在 phagolysosomes 產生 superoxide,經 superoxide dismutase(SOD)轉成 H₂O₂,再生成 hydroxyl radical、hypochlorite、hypobromite。p.156
NETs :活化過程中,部分 neutrophils 經特殊細胞死亡釋放 nuclear chromatin 形成基質,捕捉胞外微生物;NET 形成需要 ROS,chronic granulomatous disease 除 respiratory burst 缺陷外,NET 形成也減少。p.156
Neutrophil 活化可造成大量組織傷害(e.g. pyoderma gangrenosum);清除可經 necrosis 後被 macrophages phagocytosis、apoptosis,或 neutrophil reverse migration。p.156
易錯 Neutrophil 的 life span 是 5 到 90 小時 (p.154);mast cells 為 months to years(p.153),basophils 為 several days(p.156)。
Eosinophils(嗜酸性球)
Paul Ehrlich 於 1879 描述;因能被 acidophilic dyes(如 eosin )染色而得名。Eosin 是酸性染劑,結合含 arginine、lysine 殘基的 basic(eosinophilic)蛋白,染成深紅色 107-11 。p.156
源自 bone marrow pluripotent progenitors,以成熟狀態釋出到血液;占 peripheral blood leukocytes 約 0 到 5% ;以 bilobed nuclei 與大型 specific granules 與 neutrophils 區分。p.156
顆粒含 4 種主要蛋白:eosinophil peroxidase、major basic protein ,以及 ribonucleases eosinophil cationic protein 與 eosinophil-derived neurotoxin 107-11 ;顆粒還儲存多種 cytokines、enzymes、growth factors。p.156
招募:IL-5 與 eotaxin chemokines(CCL11、CCL13、CCL26);表現 IL-5Rα 與 CCR3 (結合 CCL11、CCL13、CCL26)。p.156
IL-5 對 eosinophil 發育的各方面都有重要作用,可由 T cells 與 mast cells 產生 107-11 ;epithelial cell–derived cytokines TSLP (atopic dermatitis 常見)、IL-25(IL-17E) 、IL-33 經誘導 IL-5 產生而促進 eosinophilia。p.156
組織中的 eosinophils 通常(usually)靠近 mast cells,兩者大量溝通;其 crosstalk 被認為(thought to)涉及 physical 與多種 soluble mediators,調節 allergic inflammation。p.156
Basophils(嗜鹼性球)
占 peripheral blood leukocytes <1% ,是最少的 granulocyte。p.156
與 mast cells 不同:basophils 在 bone marrow 完成成熟後才進血液;life span 為 several days (mast cells 為 weeks to years);不保有增生能力 。p.156
特徵:basophilic granules、表面高親和力 FcεRI 、刺激後釋出 histamine;是 Th2-type cytokines (大量 IL-4 )的重要來源,可能參與 allergic diseases 與抗寄生蟲免疫。p.156
Cell Maturation / life span Granule 代表內容(Table 11-3)
Mast cell 組織內成熟;months to years;可增生 Histamine、serotonin、dopamine;tryptase、chymase;Leukotrienes C4、B4、D4、E4;PGD2;cathelicidin(LL37);renin、heparanase
Eosinophil 骨髓成熟後入血 Major basic protein、eosinophil cationic protein;acid phosphatase、histaminase、catalase;多種 cytokines
Basophil 骨髓成熟後入血;several days;不增生 Histamine;IL-4、IL-13;neutral protease、cathepsin G;Leukotriene C4;major basic protein
Neutrophil 5–90 hours Elastase、myeloperoxidase、proteinase 3、cathepsin B/D/G、lysozyme;alpha-defensins;TNF、IL-1
Table 11-3,p.154(逐列對照原頁圖片;表中 LL37 只列在 mast cells 欄;neutrophil granules 的 LL37 見 p.155 內文)。
12. Keratinocytes and Antimicrobial Peptides(角質細胞與抗菌胜肽)
Keratinocytes 是皮膚最多的細胞,構成 epidermis:形成物理屏障,防止病原與化學物質進入,及水分與可溶性介質流失。p.156
皮膚的低 pH 抑制細菌生長,並為 skin-derived antimicrobial proteins 的功能創造 optimal condition:human beta defensin-2(hBD2)、RNase7、dermcidin、cathelicidin(LL37) 106-08 。p.157
Keratinocytes 表現多種 Toll-like receptors :TLR1、-2、-3、-4、-5、-10 105-36 。p.157
Cytokines:IL-1、IL-6、IL-7、IL-15、IL-20、TNF-α、TSLP、TGF-β1、IL-36,以及 S100A proteins 與多種 chemokines。p.157
Chemokines from keratinocytes Attracts(吸引)
CXCL1、CXCL2、IL-8(CXCL8) Neutrophils
CCL4 Macrophages and dendritic cells
CXCL9、CXCL10 Th1 cells
CCL17、CCL22 Th2 cells
CCL20 Th17 cells
p.157。因此 keratinocytes 有時被稱為「cytokinocyte」。
Antimicrobial peptides(McKee 補充)
皮膚有數十甚至可能數百種 antimicrobial peptides:cathelicidins、β-defensins、substance P、RANTES、RNase 2/3/7、S100A7 等;許多對 bacteria、viruses、fungi 都有抗菌作用 106-08 。McKee p.10
層次分布:stratum corneum 有 constitutive S100A7(psoriasin,殺 E. coli 很有效);其下有 RNASE7(廣譜,尤其對 enterococci);活細胞層有 β-defensins。Inducible peptides 包括 β-defensins、RNASE7 與 LL-37 106-08 (Fig. 1.32)。McKee p.10–11
多數(most)antimicrobial peptides 的抗菌活性來自能破壞微生物細胞膜而保留人類細胞膜完整的結構特性;antimicrobial peptides 可具有(can have)immunostimulatory/immunomodulatory 與 chemotactic 作用,部分稱為 alarmins 。McKee p.10
Filaggrin 缺乏時(FLG loss-of-function mutations),外來 allergens 可穿透表皮接觸 Langerhans cells,可能導致 atopic dermatitis。McKee p.10
本章中 cathelicidin(LL37)出現的位置
Keratinocytes 的 skin-derived antimicrobial protein(p.157)、mast cell granules (p.154)、neutrophil peroxidase-negative granules (p.155)。
Psoriasis:LL37 與 self-DNA 結合後活化 pDCs 的 TLR9(p.152)。
13. TLR 與免疫活化的串連(本章內容整理)
Mast cells 的 TLR4 被 lipopolysaccharide活化;TLR2 被 peptidoglycans 活化;mast cells 的 TLRs 對 conserved pathogen-associated molecular patterns 反應 105-36 。p.153
pDCs:TLR7、TLR9 (viral RNA、含 CpG 的 DNA);CD1c+ myeloid DCs:TLR3(Table 11-1)。p.152
Innate immune system 的活化會促進 adaptive immune system 的活化,並決定對入侵病原產生哪一種 adaptive response;兩者協同防禦 105-36 。p.143, 145
暴露於 bacterial pathogens 後,皮膚 resident DCs 經 TLR 活化後遷移到 skin-draining lymph nodes,辨識細菌 peptide 的 naïve T cells 分化為 skin-homing TEM 與 TCM 105-36 (Fig. 11-5)。p.148
Innate immune system 的 pattern recognition receptors 由 germline 編碼(Fig. 11-3:CD14、mannose、scavenger receptors),並可直接 phagocytosis 與發揮 antimicrobial activity。p.143, 145
14. 皮膚免疫細胞位置速記
Location(位置) Cells(細胞)
Epidermis Langerhans cells;resident memory T cells,primarily CD8+ 109-14
Upper dermis CD4+ T cells 與 γδ T cells109-14
Near dermal-epidermal junction ILCs
Near dermal blood vessels Mast cells(常靠近)
Dermis Dermal dendritic cells、macrophages
Fig. 11-1 圖說,p.144。
CD69+CD103+ TRM 富集於 epidermis、predominantly CD8+;CD103– TRM 較常見於 dermis 109-14 ;TRM 標記是 CD69 ,CD103 區分兩群。p.147
人類皮膚 resident T cells:Tregs(FOXP3+)約 5%–10%;γδ T cells 只占 1%–2%。p.146, 151
易錯 本章 Fig. 11-1 圖說(p.144)寫的是:Langerhans cells 與 resident memory T cells(primarily CD8+)在 epidermis,CD4+ 與 γδ T cells 在 upper dermis。
本章考點 本章 12 個考點,出現在 7 題,依考過的題數排序。點開考點可看到每一次的考法;題號可直接跳到該題。本章考點也收在Part 2 Structure and Function of Skin 考點頁 ,所有章節的考點請見考點總覽 。
統計方式 :題數=考過這個考點的不重複題數;陷阱次數=以該錯誤觀念出題的誘答選項數,不計否定題或「以上皆是」題中本身正確的選項、標記排除統計的選項,以及課本證據不足的選項。
記憶 T 細胞分群(TRM 不循環;TCM/TMM 依 L-selectin;TCM 產 IL-2 分化為 TEM)Memory T cell subsets (TRM, TCM, TMM, TEM) 2 題 109・111 年 pDCs 表現 TLR7/TLR9,活化後大量分泌 type I IFN(IFN-α/β)Plasmacytoid DCs: TLR7/9 and type I interferon 2 題 陷阱 1 次 109・113 年 109 年第 10 題 ④ 誘答 問 plasmacytoid dendritic cells 經 TLR7/TLR9 活化後分泌的干擾素(陷阱:誤為 IFN-γ,實為 type I IFN) 113 年第 43 題 ② 問 plasmacytoid dendritic cells 藉 TLR7、TLR9 對抗病毒感染 常被當成陷阱的錯誤觀念
把 pDC(分泌 type I IFN)與 NK cell(分泌 IFN-γ)的干擾素對調1 次 牽涉章節:Ch.11 Cellular Components of the Cutaneous Immune System
TRM 與乾癬、濕疹、固定性藥疹同部位復發相關TRM and site-specific disease recurrence 2 題 陷阱 1 次 109・111 年 Adaptive immunity 主要細胞為 T cells(CD4、CD8)與 B cellsPrincipal cells of adaptive immunity 1 題 103 年 Cathelicidin(LL-37)來源(keratinocyte、mast cell、neutrophil、eccrine)Cellular sources of cathelicidin LL-37 1 題 106 年 ILC1/ILC2/ILC3 依轉錄因子與細胞激素分群Innate lymphoid cell subsets 1 題 109 年 109 年第 10 題 ③ 問先天淋巴細胞(innate lymphoid cells)依轉錄因子與細胞激素分為 ILC1、ILC2、ILC3 牽涉章節:Ch.11 Cellular Components of the Cutaneous Immune System
TLR 活化 DC 成熟遷移至淋巴結,啟動 adaptive immunityInnate activation primes adaptive immunity 1 題 105 年 Langerhans cells:約佔表皮細胞 2–4%、Birbeck granules(langerin)、CD1aLangerhans cell features 1 題 113 年 113 年第 43 題 ③ 問 Langerhans cell 占表皮細胞的比例與電顯下的 Birbeck granules 牽涉章節:Ch.11 Cellular Components of the Cutaneous Immune System
Neutrophils 為急性發炎最先招募的白血球Neutrophils as first responders 1 題 109 年 牽涉章節:Ch.11 Cellular Components of the Cutaneous Immune System
Neutrophil 壽命短(約 5–90 小時)Neutrophil lifespan 1 題 陷阱 1 次 113 年 常被當成陷阱的錯誤觀念
牽涉章節:Ch.11 Cellular Components of the Cutaneous Immune System
NK cells 殺死病毒感染/腫瘤細胞,主要分泌 IFN-γNK cell function and IFN-γ secretion 1 題 陷阱 1 次 109 年 109 年第 10 題 ② 誘答 問 NK 細胞殺死病毒感染及腫瘤細胞時分泌的主要細胞激素(陷阱:寫成 IFN-α、IFN-β,實為 IFN-γ) 常被當成陷阱的錯誤觀念
把 pDC(分泌 type I IFN)與 NK cell(分泌 IFN-γ)的干擾素對調1 次 牽涉章節:Ch.11 Cellular Components of the Cutaneous Immune System
NK cell 表面標記(CD16+CD56+,CD3−)NK cell phenotype 1 題 113 年 牽涉章節:Ch.11 Cellular Components of the Cutaneous Immune System
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官方答案:C
①②③正確,答案 C。
① 正確 人類 NK cells 為 large granular lymphocytes,表現 CD16+ CD56+ CD94+ CD161+,但不表現 T-cell marker CD3。 Fitzpatrick 9e ch.11 p.151 ② 正確 pDCs 表現 TLR7 與 TLR9(及 RIG-1 等 nucleic acid sensors),作為早期抗病毒防禦的 sentinels,可大量產生 type I interferons。 Fitzpatrick 9e ch.11 p.152 ;Fitzpatrick 9e ch.10 p.134 ③ 正確 Langerhans cells 約占表皮細胞的 2% 到 4%,特徵是 electron-dense、呈「tennis-racket」形狀的 Birbeck granules(含 langerin/CD207),並高度表現 CD1a。McKee 描述 Birbeck granules 為 rod 或 racquet 形,形成於 Langerin 聚集處。 Fitzpatrick 9e ch.11 p.152 ;Fitzpatrick 9e ch.10 p.135 ;McKee 5e p.11 ④ 錯誤 Neutrophils 壽命很短,約 5 到 90 小時,並非 7 到 10 天;其清除病原的機轉(phagocytosis、degranulation、ROS、NETs)描述則正確。 Fitzpatrick 9e ch.11 p.154-155 送出答案 重新作答
官方答案:D
D 錯誤,答案 D。
A 正確 TRM 是 nonrecirculating memory T cells,存在於 GI tract、lung、skin、reproductive tract 等 epithelial barrier tissues。 Fitzpatrick 9e ch.11 p.147 B 正確 人類皮膚也含 recirculating memory T cells(共表現 CLA、CCR4 與 CCR7/L-selectin),依 L-selectin 表現分為 L-selectin 陰性的 migratory memory T cells(TMM)與 L-selectin 陽性的 central memory T cells(TCM)。 Fitzpatrick 9e ch.11 p.147 C 正確 TCM 受 TCR 刺激後主要產生 IL-2,增生後分化為 effector T cells(TEM),可大量產生 IFN-γ、IL-4、IL-17 等 effector cytokines。 Fitzpatrick 9e ch.11 p.147 D 錯誤(本題答案) Psoriasis 病灶邊界清楚、停藥後常在同一位置復發,以及 fixed drug eruption 在同一部位數小時內快速再發,課本歸因於不遷移、不再循環的 TRM,而非 TEM。 Fitzpatrick 9e ch.11 p.147 ;Fitzpatrick 9e ch.10 p.136-137 送出答案 重新作答
官方答案:B
②④錯誤,答案 B。
① 正確 Neutrophils 是 acute inflammation 的 hallmark cell,通常在數分鐘內被招募到受傷部位,主導對感染或組織損傷的 first wave of host defense。 Fitzpatrick 9e ch.11 p.155 ② 錯誤(本題答案) NK cells 確實能辨識並殺死病毒感染細胞與腫瘤細胞(perforin/granzyme/granulysin 或 Fas/FasL),但其分泌的主要 cytokine 是 IFN-γ,而非 IFN-α/IFN-β(type I IFN 主要來自 pDCs)。 Fitzpatrick 9e ch.10 p.134 ;Fitzpatrick 9e ch.11 p.151 ③ 正確 ILCs 依 transcription factor 與 cytokine profiles 分為 ILC1(T-bet,IFN-γ/TNF-α)、ILC2(GATA-3,IL-4/IL-5/IL-13)、ILC3(RORγt/AHR,IL-17/IL-22)三群,對應 TH1/TH2/TH17。 Fitzpatrick 9e ch.10 p.134 ;Fitzpatrick 9e ch.11 p.149 ④ 錯誤(本題答案) pDCs 經 TLR7 與 TLR9 活化後大量分泌的是 type I interferons(IFN-α、IFN-β,約為其他細胞的 10,000 倍),不是 IFN-γ。 Fitzpatrick 9e ch.10 p.134 ;Fitzpatrick 9e ch.11 p.152 送出答案 重新作答
官方答案:A
①③正確,答案 A。
① 正確 Normal(unperturbed)human skin 含 3 種 antigen-presenting DCs:epidermal Langerhans cells、dermal DCs(DDCs)與 CD141+ DC,皆來自骨髓前驅細胞。 Fitzpatrick 9e ch.10 p.135 ② 錯誤 說反了:dermal T cells 主要是 CD4+,epidermal T cells 則偏向 CD8+ phenotype(epidermis 內的 resident memory T cells 主要為 CD8+)。 Fitzpatrick 9e ch.10 p.136 ;Fitzpatrick 9e ch.11 p.144 ③ 正確 Trm cells 永久駐留於皮膚、表現 CD69(部分 CD8+ Trm 表現 CD103),壽命可能很長,不僅對 immunosurveillance 重要,也與 eczema、psoriasis 等發炎性皮膚病的再活化有關。 Fitzpatrick 9e ch.10 p.136-137 ;Fitzpatrick 9e ch.11 p.147 ④ 錯誤 皮膚中絕大多數 T cells 表現 memory(CD45RO+)而非 naïve(CD45RA+)phenotype。 Fitzpatrick 9e ch.10 p.136 送出答案 重新作答
官方答案:D
D 錯誤,答案 D。
⚠ 疑義題 · 課本未提及
考試答案 :依課本出題本意維持原答案 D。疑義在於 Fitzpatrick 9e 與 McKee 5e 都沒有直接討論 eosinophil 與傷口癒合的關係;Ch40 p.652 反而提到 eosinophil 可回應組織損傷訊號、促進 tissue remodeling,並可能參與胃黏膜修復,使 D 的「錯誤」並非課本明文。考量其他三項皆為課本明載的正確敘述,D 仍是唯一可選的錯誤選項。查詢現行文獻,動物研究結果分歧(有的認為 eosinophil 以 TGF-α 加速上皮修復,有的認為去除 eosinophil 反而加速再上皮化),尚無指引或共識,觀念未定。
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官方答案:C
NK cells 屬於 innate immune system,答案 C。
A adaptive 主要細胞 T cells(含 CD4+ helper T cells)與 B cells 是 adaptive immune system 的主要細胞;naïve CD4+ T cells 辨識 MHC class II 呈現的 peptides並分化為各 TH subsets。 Fitzpatrick 9e ch.11 p.143 ;Fitzpatrick 9e ch.11 p.145 B adaptive 主要細胞 B cells 構成 humoral arm,經 somatic recombination 產生多樣抗體並分化為 memory B cells 或 plasma cells,屬 adaptive immunity。 Fitzpatrick 9e ch.11 p.143 ;Fitzpatrick 9e ch.11 p.148 C 本題答案 NK cells 屬於 cytotoxic innate lymphoid cells(ILCs),列在 innate immune system of the skin;不具 RAG-dependent 重組抗原受體,靠 activating/inhibitory receptors 辨識 altered MHC I 的病毒感染或腫瘤細胞。 Fitzpatrick 9e ch.10 p.132 ;Fitzpatrick 9e ch.10 p.134 ;Fitzpatrick 9e ch.11 p.151 D adaptive 主要細胞 CD8+ T cells 辨識 MHC class I 呈現的 peptide antigens,屬 adaptive immune system 的主要細胞(cytotoxic T cells)。 Fitzpatrick 9e ch.11 p.143 ;Fitzpatrick 9e ch.11 p.145