ระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์มีอยู่ทั่วร่างกายเปรียบเหมือนกองทัพทหารที่ป้องกันประเทศ ประกอบด้วย ต่อมน้ำเหลือง (เป็นที่อยู่ของเซลล์เม็ดเลือดขาว) คือ หน่วยทหาร และท่อน้ำเหลือง ที่ภายในจะเป็น น้ำเหลือง และเซลล์เม็ดเลือดขาว เชื่อมต่อระหว่างต่อมน้ำเหลืองด้วยกันเอง และเชื่อมต่อเข้ากับเส้นเลือด คือ เส้นทางเดินทัพของทหาร ม้าม ไขกระดูก ต่อมทอนซิล Payer’s patch ที่อยู่ตามเยื่อบุทางเดินอาหาร เป็นที่ตั้งฐานทัพของทหาร สิ่งแปลกปลอมต่างๆรวมทั้งจุลชีพก่อโรคจะผ่านเข้าสู่ต่อมน้ำเหลืองจากตำแหน่งที่เข้าสู่ร่างกาย เข้าสู่ต่อมน้ำเหลืองเฉพาะที่ และผ่านทางเส้นเลือดและท่อน้ำเหลืองกระจายไปทั่วร่างกาย
เซลล์ที่ทำหน้าที่ในระบบภูมิคุ้มกัน สร้างมาจาก stem cells ที่อยู่ในไขกระดูก แบ่งเป็น
1) เซลล์ที่ทำหน้าที่กินสิ่งแปลกปลอม เช่น macrophage, monocyte, neutrophil
2) เซลล์ที่มี granule จำนวนมาก ได้แก่ eosinophil, basophil และ
3) เซลล์เม็ดเลือดขาวขนาดเล็กที่เรียกว่า เซลล์ลิมโฟไซท์ (lymphocyte) ซึ่งแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ
B cells และ T cells
B cells ทำหน้าที่ผลิตภูมิคุ้มกันชนิดสารน้ำที่เรียกว่า แอนติบอดี โดยที่ B cell จะถูกกระตุ้นด้วยแอนติเจน แล้วจึงเปลี่ยนเป็น plasma cells เพื่อสร้างแอนติบอดีจำเพาะต่อแอนติเจนนั้น
T cells ทำหน้าที่ด้านการตอบสนองทางด้านเซลล์ เพื่อกำจัดสิ่งแปลกปลอมหรือจุลชีพแบ่งเป็น
1) เซลล์ CD4 หรือ helper T (Th) cells เป็นเซลล์เม็ดเลือดขาวที่มีแอนติเจนชนิด CD4 บนผนังเซลล์ ทำหน้าที่ส่งเสริมเรียกเซลล์เม็ดเลือดขาวอื่น เช่น B cell ในการสร้างแอนติบอดีจำเพาะ และ T cells เพื่อการเปลี่ยนเป็น cytotoxic T cells (CTL) ดังนั้น CD4+ T cells จึงมีความสำคัญมาก เพราะมีส่วนร่วมในการทำให้มีภูมิคุ้มกันทั้งแบบเซลล์และสารน้ำ
2) เซลล์ CD8 หรือ killer cells หรือ suppressor cells เป็นเซลล์เม็ดเลือดขาวที่มีแอนติเจนชนิด CD8 บนผนังเซลล์ ทำหน้าที่ทำลายเซลล์ที่ผิดปกติหรือที่ติดเชื้อจุลชีพ เซลล์เม็ดเลือดขาวพวกนี้จะรู้ได้ว่าเซลล์ชนิดใดเป็นสิ่งแปลกปลอม จากที่เซลล์ชนิดนั้นไม่มีโมเลกุลที่ผิวเซลล์ HLA class I ชนิดเดียวกับเซลล์เม็ดเลือดขาวนั้น ส่วนสิ่งแปลกปลอมที่กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน เรียกว่า แอนติเจน (antigen)และตำแหน่งบนแอนติเจนที่จำเพาะในการกระตุ้นเรียกว่า epitopeแบ่งเป็น B-cell epitope กระตุ้น B-cell เพื่อสร้างแอนติบอดีจำเพาะ และ T-cell epitope กระตุ้น T-cell
แอนติบอดี
แอนติบอดี หรือ อิมมูโนโกลบูลิน (immunoglobulin) เป็นโปรตีนที่มีรูปร่างคล้ายตัว Y เปรียบเหมือนรถยนต์ ที่จะเปลี่ยนสีและรูปร่าง ตามลักษณะของเชื้อโรคที่จำเพาะนั้นๆ โดยที่ส่วนยอดของตัว Y จะมีความหลากหลายมากไม่เหมือนกันในแอนติบอดีจำเพาะต่อแอนติเจนแต่ละชนิด เรียกว่า variable regionเป็นตำแหน่งที่จับกับแอนติเจน ส่วนที่โคนตัว Y ของโมเลกุลแอนติบอดีจะบ่งบอกถึงชนิดของแอนติบอดีว่าเป็น class ไหน เช่น IgG, IgA, IgM, IgD, IgE เรียกว่า constant regionแอนติบอดีกระจายอยู่ตามท่อน้ำเหลือง และเส้นเลือด แอนติบอดีจะจับกับสิ่งแปลกปลอม หรือจุลชีพที่เข้ามาในร่างกาย เพื่อการทำลายจุลชีพนั้นๆ แอนติบอดีชนิด secretory IgA จะอยู่ตามช่องเยื่อบุต่างๆ ในน้ำตา น้ำลาย สารหลั่งในช่องทางเดินอาหาร ทางเดินหายใจ ท่อปัสสาวะ ช่องคลอด เป็นต้น เพืยับยั้งไม่ให้จุลชีพ หรือสิ่งแปลกปลอมผ่านเข้าร่างกายทางเยื่อบุ
Cytokines
เป็นโปรตีนที่สร้างจากเซลล์ในระบบภูมิคุ้มกัน เพื่อสื่อสารกันระหว่างเซลล์ cytokines ที่สร้างจาก T- และ B- cells ที่เรียกว่า lymphokines ได้แก่ interleukin (IL)และ interferon ส่วนที่สร้างจาก monocytes และ macrophage เรียกว่า monokines โดย cytokines ที่หลั่งออกมาอาจทำหน้าที่เรียกเซลล์เม็ดเลือดขาวให้มารวมกันที่ตำแหน่งที่มีสิ่งแปลกปลอม กระตุ้นการเพิ่มจำนวนเซลล์ ทำให้เซลล์ในระบบภูมิคุ้มกันมีการเปลี่ยนแปลง และ ทำลายเซลล์
ระบบ Complement
เป็นระบบที่ประกอบด้วยการทำงานอย่างต่อเนื่องของโปรตีนหลายชนิด เพื่อช่วยแอนติบอดีในการทำลายแบคทีเรีย โดยที่โปรตีนเหล่านี้อยู่ในกระแสเลือดในรูปของ inactive form ปฏิกิริยา complement เริ่มจาก โปรตีน C1 ถูกกระตุ้นด้วยแอนติบอดีที่จับกับแอนติเจนเป็น antigen-antibody complex แล้วจึงมีการกระตุ้นโปรตีนในระบบอย่างต่อเนื่อง จนทำให้เซลล์เสียสมดุลของภายในเซลล์ ด้วยการเกิดรูที่ผิวเซลล์ เซลล์จึงถูกทำลาย
ระบบน้ำเหลือง
ประกอบด้วย น้ำเหลือง ท่อน้ำเหลือง และอวัยวะน้ำเหลือง
น้ำเหลือง เป็นของเหลวที่ซึมผ่านผนังหลอดเลือดฝอยมาอยู่ระหว่างเซลล์ บางส่วนจะถูกดูดซึมเข้าสู่หลอดเลือดฝอย บางส่วนจะถูกดูดซึมเข้าสู่หลอดน้ำเหลือง เรียกของเหลวที่อยู่ในหลอดน้ำเหลือง ว่าน้ำเหลือง
ท่อน้ำเหลือง ท่อน้ำเหลืองฝอยซึ่งมีปลายตัน ท่อน้ำเหลืองมีขนาดต่างๆ กัน ท่อน้ำเหลืองฝอยแทรกอยู่ใกล้กับหลอดเลือดฝอย ท่อน้ำเหลืองฝอยในบริเวณต่างๆ จะมารวมกันเป็นท่อน้ำเหลืองใหญ่ และเปิดเข้าสู่หลอดเลือดเวนใหญ่ (หลอดเลือดดำ) ที่บริเวณใกล้หัวใจ นำน้ำเหลืองเข้าสู่ระบบหมุนเวียนเลือด นอกจากนี้ ท่อน้ำเหลืองที่ผนังลำไส้เล็กยังเป็นทางลำเลียงสารอาหารประเภทไขมันไปยังกระแสเลือดด้วย
อวัยวะน้ำเหลือง ประกอบด้วย ต่อมน้ำเหลือง ม้าม และต่อมไทมัส อวัยวะน้ำเหลืองเป็นที่อยู่ของเซลล์เม็ดเลือดขาว ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการต่อต้านเชื้อโรคและสิ่งแปลกปลอม
ต่อมน้ำเหลือง พบอยู่ระหว่างทางเดินของท่อน้ำเหลืองทั่วไปในร่างกาย เช่น ที่คอ รักแร้ โคนขา มีลักษณะรูปไข่ขนาดแตกต่างกัน ภายในมีเซลล์เม็ดเลือดขาวอยู่รวมเป็นกระจุก มีลักษณะคล้ายฟองน้ำ ทำให้น้ำเหลืองซึมผ่านได้ ต่อมน้ำเหลืองที่รู้จักกันดี คือ ต่อมน้ำเหลืองบริเวณคอ เรียกว่า ทอมซิล
ม้าม เป็นอวัยวะน้ำเหลืองที่มีขนาดใหญ่ที่สุด อยู่ใต้กะบังลมด้านซ้ายติดกับด้านหลังของกระเพาะอาหาร ม้ามเป็นแหล่งผลิตเซลล์เม็ดเลือดแดงในระยะเอ็มบริโอ หลังคลอดม้ามจะเป็นที่อยู่เซลล์เม็ดเลือดขาวลิมโพไซด์ และเป็นแห่งทำลายเซลล์เม็ดเลือดแดงและเกล็ดเลือดที่หมดอายุแล้ว
ต่อมไทมัส มีตำแหน่งอยู่บริเวณทรวงอก รอบหลอดเลือดใหญ่ของหัวใจ เนื้อเยื่อบางส่วนของต่อมไทมัส ทำหน้าที่สร้างเซลล์เม็ดเลือดขาวกลุ่มลิมโฟไซด์ เมื่อเซลล์เจริญระยะหนึ่งแล้ว จะออกจากต่อมไทมัสเข้าสู่กระแสเลือด และน้ำเหลืองไหลเวียนไปตามส่วนต่างๆ ของร่างกาย
หน้าที่สำคัญของระบบน้ำเหลือง คือ
1. เป็นทางลำเลียงสารอาหารประเภทไขมัน เซลล์เม็ดเลือดขาว และโปรตีนบางชนิดกลับคืนสู่ระบบหมุนเวียนเลือด
2. ม้ามทำหน้าที่ทำลายเซลล์เม็ดเลือดแดงและเกล็ดเลือดที่หมดอายุ และที่ม้ามมีเซลล์เม็ดเลือดขาว บางชนิด จึงช่วยในการทำลายเชื้อโรค สิ่งแปลกปลอมที่เข้าสู่ร่างกาย
3. ต่อมไทมัส เป็นแหล่งที่มีการเจริญของลิมโฟไซด์ชนิดเซลล์ที
4. ทอนซิล ทำหน้าที่ดักและทำลายเชื้อจุลินทรีย์ไม่ให้ผ่านเข้าสู่ร่างกาย
ปัจจัยที่มีผลเกี่ยวข้องกับภูมิคุ้มกัน
1.พันธุกรรม
2.โภชนาการ เช่น ถ้าขาดวิตามิน A และ C จะลดการทำงานของฟาโกไซต์และ T-Cell
3.ยาบางชนิด เช่น ยาพวก คอร์ติโคสเตอรอยด์ จะห้ามการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันอย่างไม่จำเพาะและเจาะจง
1.ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด Innate immunity
คือ เป็นการป้องกันและกำจัดแอนติเจนที่มีมาก่อนหน้าที่แอนติเจนเข้าสู่ร่างกาย เช่น การขับเหงื่อ เหงื่อทางผิวหนัง โดยขนจมูกจะสามารถช่วยกรองแอนติเจนต่างๆ Lysozyme ในน้ำลาย น้ำตา น้ำมูก ตลอดจนปฏิกิริยารีเฟลกซ์ต่างๆ คือ การไอ และการจาม น้ำมูก น้ำลาย น้ำตา มีหน้าที่ชะล้างเชื้อโรคออกไปจากเยื่อบุ อีกทั้งในสารคัดหลั่งเหล่านี้ยังมี enzyme ที่มีคุณสมบัติในการย่อยทำลายเชื้อโรคอย่างอ่อนๆ อีกด้วย จะเห็นว่าเมื่อมีสิ่งแปลกปลอมเข้าตา หรือเยื่อบุตาอักเสบ ต่อมน้ำตาจะหลั่งน้ำตาเป็นปริมาณมากออกมาขับไล่สิ่งแปลกปลอมออกไป หรือเมื่อสิ่งแปลกปลอม สารระคายเคืองเข้าจมูกหรือเป็นหวัด เยื่อบุจมูกจะหลั่งน้ำมูกออกมาก และจามบ่อย เพื่อขจัดสิ่งแปลกปลอมเช่นเดียวกันกัน การไอช่วยขับไล่สิ่งแปลกปลอมที่เราสำลักเข้าไปในหลอดลมและปอด หากสิ่งแปลกปลอมทำให้เกิดการระคายเคืองมาก เราก็ยิ่งไอนาน ไอจนกว่าจะหลุดออกมา ในผู้สูงอายุระบบต่างๆทำงานเฉื่อยลงรวมถึงการไอด้วย ผู้สูงอายุจึงเป็นปอดอักเสบจากการสำลักได้บ่อย ในผู้ที่จมน้ำก็เช่นกัน ถ้าว่ายน้ำธรรมดา สำลักน้ำเพียงเล็กน้อยมักไม่มีปัญหา สายเสียงและฝาปิดกล่องเสียงจะปิดทันทีเพื่อป้องกันน้ำเข้าไปในหลอดลมเพิ่ม แต่ในกรณีจมน้ำระบบนี้เสียไปเมื่อผู้จมน้ำนานจนหมดสติ น้ำจึงเข้าไปในปอดในปริมาณมาก และถ้าเป็นน้ำครำที่เต็มไปด้วยเชื้อโรคนานาชนิด ทั้งทรงกลม (cocci) ทรงแท่ง (basilli) เชื้อที่ต้องอาศัยออกซิเจน (aerobic bacteria) และไม่อาศัยออกซิเจน (anaerobic bacteria) เชื้อรา โปรโตซัว เกินขีดความสามารถของระบบภูมิคุ้มกันจัดการไหว ต้องกระหน่ำยาต้านจุลชีพหลายขนานอีกแรง จึงปลอดภัยจากปอดอักเสบรุนแรงจากแบคทีเรียในขั้นต้น และไม่ติดเชื้อเข้าสู่กระแสเลือดจนช็อก
ความเป็นกรดของสารคัดหลั่งในช่องคลอดช่วยป้องกันการเจริญเติบโตของเชื้อก่อโรค
ความแรงของกรดในกระเพาะอาหารที่ฆ่าเชื้อโรคแทบไม่เหลือ ยกเว้นเชื้อทนกรดเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น
นอกจากนี้ความสมดุลของเชื้อโรคนานาชนิดที่อาศัยอยู่ตามส่วนต่างๆ ของร่างกาย ยังช่วยป้องกันเชื้อชนิดใดชนิดหนึ่งเจริญเติบโตเพิ่มจำนวนมากจนเป็นก่อโรค
2.ระบบภูมิคุ้มกันจำเพาะ Acquired immunity
คือ เป็นภูมิคุ้มกันก่อขึ้นเมื่อร่างกายได้รับแอนติเจน
-ภูมิคุ้มกันที่ก่อเอง Active Immunization เป็นการสร้างภูมิคุ้มกัน โดยการนำสารที่เป็นแอนติเจนทำให้อ่อนกำลังลง ไม่สามารถทำให้เกิดอันตรายได้ มาฉีด มากิน หรือนำมาทา เพื่อกระตุ้นให้ร่างกายสสร้างแอนติบอดี้ขึ้นมาต่อต้านแอนติเจน เช่น
-วัคซีน ทำมาจากเชื้อโรคที่อ่อนกำลังลง เช่น ไอกรน ไทฟอยด์ อหิวาตกโรค วัณโรค โปลิโอ หัด คางทูม
-ทอกซอยด์ ทำมาจากสารพิษที่หมดสภาพความเป็นพิษ เช่น คอตีบ บาดทะยัก
-ภูมิคุ้มกันที่รับมา Passive Immunization เป็นภูมิคุ้มกันที่ได้จากแอนติบอดีท่าสร้างจากร่างกายของสัตว์อื่น มาใช้ในการป้องกันเชื้อโรค
-ซีรัม หรือเซรุ่ม ส่วนน้ำใสของน้ำเลิอด ที่ได้รับจากการกระตุ้นให้สร้างแอนติบอดีมาฉีดให้กับผู้ป่วย เช่น คอตีบ และ พิษงู
-น้ำนมที่ทารกได้จากการดูดน้ำนมแม่ และภูมิคุ้มกันที่ทารกในครรภ์ได้รับผ่านทางรก
- B lymphocyte เมื่อสัมผัสกับ antigen แล้ว จะเปลี่ยนไปเป็น plasma cell มีหน้าที่ผลิตภูมิคุ้มกันด้านสารน้ำเรียกว่า humoral immunity (HI) คือภูมิต้านทาน (antibody) ที่จำเพาะต่อเชื้อนั้น ประกอบด้วยโปรตีน globulin ชนิดต่างๆ เรียกว่า immunoglobulin มีทั้งหมด 5 กลุ่ม คือ IgG, IgA, IgM, IgD, IgE ทำหน้าที่จับติดกับ antigen แล้วทำลายด้วยวิธีต่างๆที่สลับซับซ้อน ส่วนใหญ่ภูมิต้านทานเหล่านี้จะอยู่ในร่างกายไปตลอดชีวิต เพราะมีเซลล์ที่แปรสภาพเป็นเซลล์ความจำ (memory cell) ทำหน้าที่จำเชื้อที่เคยพบแล้ว เมื่อเชื้อเดิมเข้าสู่ร่างกายอีกครั้ง เซลล์ความจำก็จะระดมพลเพื่อสร้าง immunoglobulin ออกมาในปริมาณมากทันทีภายในสัปดาห์แรกที่ติดเชื้อ จึงสามารถกำจัดเชื้อโรคออกไปโดยไม่ทันก่อโรค ต่างจากการติดเชื้อในครั้งแรกที่ระดับภูมิต้านทานขึ้นในสัปดาห์ที่ 2
- T lymphocyte เริ่มงานเมื่อได้รับสัญญาณจาก APC มีหน้าที่สร้างภูมิคุ้มกันด้านเซลล์ เรียกว่า cell-mediated immunity (CMI) ที่สำคัญมี 3 ชนิด คือ
T helper หรือ CD4 มีหน้าที่ส่งเสริมภูมิคุ้มกัน เมื่อได้รับสัญญาณจาก APC มันจะกลายเป็น sensitized T cell ที่มีอานุภาพสูง หลั่งสารมากมายหลายชนิดออกมาจากเซลล์เรียกว่า cytokines เพื่อกระตุ้นเซลล์ชนิดต่างๆในระบบภูมิคุ้มกันให้เพิ่มจำนวนมากขึ้นอย่างรวดเร็วเหมือนระดมพล และเพิ่มประสิทธิภาพในการทำลายเชื้อโรคเหมือนทหารที่ฮึกเหิมพร้อมออกศึก
T suppressor หรือ CD8 มีหน้าที่ทำลายเชื้อโรคและสิ่งแปลกปลอม อีกทั้งยับยั้งการทำงานของเซลล์ภูมิคุ้มกันเมื่อหมดความจำเป็นแล้ว ไม่เช่นนั้นจะเกิดความเสียหายต่อร่างกายจากการทำงานที่เกินเลยของระบบภูมิคุ้มกัน
natural killer cell เป็นเซลล์เม็ดเลือดขาวที่มีหน้าที่ทำลายเซลล์มะเร็ง และเซลล์ที่ติดเชื้อไวรัสเป็นหลัก
จะเห็นว่าเซลล์เหล่านี้ทำงานประสานกันอย่างดีเยี่ยม เพื่อรักษาสมดุลของระบบภูมิคุ้มกันไม่มากไปหรือน้อยไปจนเกิดความเสียหายตามมา
เรารู้จักเซลล์เหล่านี้ดีเมื่อโรคเอดส์ระบาด เพราะโรคเอดส์เกิดจากเชื้อ Human Immunodeficiency Virus ( HIV) ไปทำลายเซลล์ CD4 ส่งผลให้ภูมิคุ้มกันด้านเซลล์บกพร่องเป็นหลัก จึงติดเชื้อฉวยโอกาสง่าย