ตัวรับการนำทางของลิมโฟไซต์ กลไกการเคลื่อนที่ของเซลล์ภูมิคุ้มกัน

ตัวรับการนำทางของลิมโฟไซต์ คือโมเลกุลการยึดเกาะของเซลล์ (cell adhesion molecules) ที่แสดงออกบนเมมเบรนของเซลล์ลิมโฟไซต์ ซึ่งทำหน้าที่จดจำ addressins (โมเลกุลระบุตำแหน่ง) บนเนื้อเยื่อเป้าหมาย การนำทางของลิมโฟไซต์ (Lymphocyte homing) หมายถึงกระบวนการที่ลิมโฟไซต์ที่ไหลเวียนอยู่ในกระแสเลือดเกิดการยึดเกาะกับเซลล์บุผนังหลอดเลือด (endothelial cells) ชนิดพิเศษภายในอวัยวะน้ำเหลือง โมเลกุลการยึดเกาะที่จำเพาะต่อเนื้อเยื่อเหล่านี้ ทั้งบนตัวลิมโฟไซต์ (ตัวรับการนำทาง) และบนเซลล์บุผนังหลอดเลือด (vascular addressins) มีส่วนช่วยในการพัฒนากระบวนการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่จำเพาะเจาะจง

กลไกการนำทางของลิมโฟไซต์

ลิมโฟไซต์อิสระจะไหลเวียนในเลือดอย่างต่อเนื่องหลังจากกลับเข้าสู่ร่างกายผ่านทางท่อน้ำเหลืองและท่ออก (thoracic ducts) เพื่อให้แน่ใจว่าความหลากหลายของความจำเพาะต่อแอนติเจนของลิมโฟไซต์จะกระจายอยู่ทั่วร่างกาย การนำทางนี้เกิดขึ้นในลักษณะที่จำเพาะต่อเนื้อเยื่อ เช่น เซลล์บี (B lymphocytes) จะเคลื่อนย้ายไปยังเนื้อเยื่อน้ำเหลืองที่เกี่ยวข้องกับเยื่อบุผิว (mucosa-associated lymphoid tissue หรือ Peyer's patches) ได้ดีกว่า ในขณะที่เซลล์ที (T lymphocytes) จะเคลื่อนย้ายไปยังต่อมน้ำเหลืองส่วนปลายเป็นหลัก

กระบวนการนำทางของลิมโฟไซต์เป็นกระบวนการที่ตั้งใจและถูกควบคุมโดยกลไกการจดจำระหว่างลิมโฟไซต์และเซลล์บุผนังหลอดเลือด ซึ่งช่วยให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่จำเพาะต่อแอนติเจน การควบคุมการเคลื่อนที่ของลิมโฟไซต์ไปยังอวัยวะจำเพาะช่วยป้องกันการเกิดปฏิกิริยาตอบสนองต่อตนเอง (autoreactivity) ในระหว่างการพัฒนาของเซลล์บีและเซลล์ที ปัจจุบันการนำทางของลิมโฟไซต์กลายเป็นหัวข้อที่น่าสนใจในการศึกษาวิจัยเพื่อหาแนวทางการรักษาโรคหลายชนิด เช่น โรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง (multiple sclerosis), โรคเบาหวานชนิดที่ 1, โรคมะเร็งเม็ดเลือดขาว (leukemia) และโรคสะเก็ดเงิน (psoriasis)

การนำทางของลิมโฟไซต์ชนิด Naive

ลิมโฟไซต์ชนิด Naive (ยังไม่เคยสัมผัสแอนติเจน) สามารถไหลเวียนเข้าสู่เนื้อเยื่อน้ำเหลืองทุติยภูมิ เช่น Peyer's patches, ต่อมน้ำเหลือง และม้าม เนื่องจากยังไม่เคยสัมผัสแอนติเจน ลิมโฟไซต์เหล่านี้จึงยังไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพ (undifferentiated) และแสดงออกถึงตัวรับการนำทางเพียงไม่กี่ชนิด

High endothelial venules (HEVs) คือเซลล์ที่พบในอวัยวะน้ำเหลืองทุติยภูมิ ซึ่งแสดงออกถึงโมเลกุลการยึดเกาะของเซลล์จำนวนมาก ทำให้ลิมโฟไซต์ชนิด Naive สามารถยึดเกาะได้ หลังจากเข้าสู่ต่อมน้ำเหลืองและ Peyer's patches ผ่านทาง HEVs เซลล์ทีและเซลล์บีชนิด Naive จะสัมผัสกับแอนติเจนที่ไหลเวียนอยู่ในน้ำเหลือง และพัฒนาไปเป็นเซลล์ที่ช่วยในการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว (adaptive immune response) HEVs พัฒนาขึ้นจากการผลิตไซโตไกน์หลังจากสัมผัสแอนติเจน และแสดงออกถึงโมเลกุลการยึดเกาะในตระกูล selectin, mucin-like และ Ig superfamily การเคลื่อนย้ายของลิมโฟไซต์ชนิด Naive เข้าสู่ Peyer's patches มักถูกควบคุมโดย L-selectin ในขณะที่การแสดงออกของ α4 integrins และตัวรับการนำทางอื่นๆ ที่จำกัด จะช่วยป้องกันไม่ให้ลิมโฟไซต์เหล่านี้เข้าสู่เนื้อเยื่อเยื่อบุผิวที่ทำหน้าที่เป็น effector tissue

การนำทางของลิมโฟไซต์ชนิด Mature

ลิมโฟไซต์ชนิด Mature (ที่ผ่านการกระตุ้นแล้ว) จะไหลเวียนในเลือดอย่างต่อเนื่อง และสามารถเคลื่อนย้ายไปยังเนื้อเยื่อน้ำเหลืองทุติยภูมิ รวมถึงเนื้อเยื่อเป้าหมาย เช่น เนื้อเยื่อเยื่อบุผิวของ lamina propria, บริเวณที่มีการอักเสบ และตำแหน่ง effector sites อื่นๆ นอกเหนือจากอวัยวะน้ำเหลือง การแสดงออกของตัวรับการนำทางของลิมโฟไซต์จะเปลี่ยนไปหลังจากสัมผัสแอนติเจน ซึ่งช่วยให้ระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวสามารถสร้างการตอบสนองที่จำเพาะในส่วนต่างๆ ของร่างกายได้

เมื่อสัมผัสกับแอนติเจน ลิมโฟไซต์จะขาดความสามารถในการนำทางในช่วงระยะเวลาหนึ่งของการแบ่งเซลล์และการเปลี่ยนแปลงสภาพ (sessile differentiation) และลิมโฟไซต์ที่จำเพาะต่อแอนติเจนจะถูกเก็บไว้ในม้ามเป็นเวลา 1-3 วัน หลังจากนั้น เซลล์บีและเซลล์ทีที่ถูกกระตุ้นด้วยแอนติเจนจะแสดงออกถึงตัวรับการนำทาง โดยเฉพาะสำหรับ HEV ในเนื้อเยื่อที่ได้รับการกระตุ้นภูมิคุ้มกันในตอนแรก นอกจากนี้ ลิมโฟไซต์ยังสามารถปรับเปลี่ยน "ความสามารถในการถูกกระตุ้น" (activatability) ของโมเลกุลการยึดเกาะของเซลล์เพื่อเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะ อวัยวะจำเพาะของการนำทางของลิมโฟไซต์มีความสำคัญต่อความจำเพาะต่อแอนติเจน และช่วยหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาตอบสนองต่อตนเอง (autoimmune cross-reactions)

ขั้นตอนการเคลื่อนย้ายออกจากหลอดเลือด (Extravasation)

การนำทางของลิมโฟไซต์เกิดขึ้นใน 4 ขั้นตอนหลัก เพื่อนำไปสู่การเคลื่อนย้ายเข้าสู่เนื้อเยื่อเป้าหมาย ได้แก่:

1. การกลิ้ง (Rolling): การยึดเกาะแบบชั่วคราวที่ทำให้เซลล์กลิ้งไปตามผนังหลอดเลือด
2. การกระตุ้น (Activation): การตอบสนองต่อเคโมไกน์และปัจจัยกระตุ้นการยึดเกาะ
3. การหยุดนิ่ง (Arrest): การยึดเกาะที่แน่นหนาขึ้นซึ่งขึ้นอยู่กับการกระตุ้น
4. การแทรกตัว (Diapedesis): การเคลื่อนย้ายผ่านผนังหลอดเลือดเข้าสู่เนื้อเยื่อเป้าหมาย

กระบวนการนี้ถูกควบคุมโดยปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวรับของลิมโฟไซต์และลิแกนด์ของหลอดเลือด การยึดเกาะแบบ "tethering" เป็นการเชื่อมต่อที่ย้อนกลับได้ ซึ่งนำไปสู่การกลิ้งหรือการหยุดนิ่งชั่วคราว L-selectin ทำหน้าที่ยึดเกาะกับหลอดเลือด ในขณะที่ α4 integrins (เช่น α4β1 หรือ α4β7) สามารถสร้างการยึดเกาะขั้นต้นหรือขั้นทุติยภูมิที่แข็งแรงกว่า และช่วยในการเคลื่อนย้ายผ่านผนังหลอดเลือด L-selectin อาจถูกตัดออกโดยเอนไซม์เพื่อให้แน่ใจว่ามีการยึดเกาะที่เหมาะสมและปล่อยเซลล์ที่ไม่ใช่เป้าหมายออกไป ในขณะที่ยึดเกาะกับหลอดเลือด ลิมโฟไซต์จะตรวจสอบเนื้อเยื่อเป้าหมายเพื่อหาเคโมไกน์และปัจจัยกระตุ้นการยึดเกาะที่จะนำไปสู่การ "หยุดนิ่ง" นอกจาก α4 integrins แล้ว LFA-1 และ Mac-1 ยังมีส่วนช่วยในการป้องกันการเคลื่อนย้ายของลิมโฟไซต์เข้าสู่เนื้อเยื่อเป้าหมายหากไม่มีการกระตุ้นที่ถูกต้อง

ตัวอย่างของตัวรับการนำทางของลิมโฟไซต์