後天免疫:
專一、有記憶的精準打擊
先天免疫快、但不專一、打完就忘。後天免疫(adaptive)正好相反——要花好幾天成軍,卻能為每個敵人量身打造受體、而且記住它。這一章把後天的兩大主力(T 細胞、B 細胞與抗體)框架講清楚,再接上最愛考的整合題:過敏四型、自體免疫、免疫缺乏、疫苗原理。
這章串得起來的主線只有一句:
後天免疫=「兩支軍隊,各看一種 MHC、各打一種敵人」。T 細胞分 CD4 指揮(看 MHC II)、CD8 殺敵(看 MHC I);B 細胞做抗體,靠 T 幫忙才能換型號、提升親和力。體液免疫(抗體)對付胞外敵人、細胞免疫(CD8/T)對付胞內敵人。每個環節失衡,就對應一個有名字的過敏型別、自體免疫病或免疫缺乏——這就是出題點。
本章五節:T 細胞與 MHC restriction、B 細胞與抗體 isotype、初級 vs 二級反應、Gell-Coombs 四型、自體免疫/免疫缺乏定位/疫苗種類。
T 細胞:CD4 看 II、CD8 看 I
T 細胞不能像 B 細胞那樣直接認游離抗原——它只認被 MHC 分子「端出來」的胜肽片段,這叫 MHC 限制性(MHC restriction)。哪一種 T 看哪一種 MHC,是免疫最高頻的送分/陷阱題,先用一張圖把配對焊死:
記憶錨(神之口訣):CD8 × MHC 1 = 8、CD4 × MHC 2 = 8,乘積都是 8,永遠不會配錯。再記敵人來源:MHC I 端「內源(胞內合成)」抗原給 CD8 → 殺病毒感染/腫瘤細胞;MHC II 端「外源(吞入)」抗原給 CD4 → 指揮。
因為敵人藏的地方不同,搜法就不同。MHC class I 像「每間店都要掛的進貨明細看板」——病毒能躲進任何細胞,所以幾乎每顆有核細胞都得隨時公告「我體內合成了什麼」,給巡邏的 CD8 警察查;發現違禁品就查封整間店(殺掉細胞)。MHC class II 像少數「情報站」(DC/巨噬/B)專收街上撿到的可疑物(外來抗原),拿給 CD4 指揮官看,由他調度部隊。同一個敵人來源,決定了走哪條看板、找哪種 T——這條岔路想清楚,免疫整合題就解一半。
naïve T 細胞要被活化,光看到抗原(訊號 1)不夠,還需要共刺激(訊號 2):
• 訊號 1=TCR 認 MHC+胜肽(決定「打誰」);
• 訊號 2=APC 的 B7(CD80/86)接合 T 細胞的 CD28(決定「准不准打」)。
只有訊號 1、沒有訊號 2 → T 細胞不活化反而失能(anergy),這是周邊耐受的機制之一。記法:沒有共刺激=拿到目標卻沒收到開火許可。
出處:Janeway 9e — CD28 為 naïve T-cell 活化所需的 co-stimulatory receptor(已查證)。
CD4 輔助 T 被活化後再分化成不同亞群(subset),各對付不同敵人——這是免疫攀升題愛考的「亞群 ↔ 招牌 cytokine」配對:
| CD4 亞群 | 招牌 cytokine | 主要對付 / 角色 |
|---|---|---|
| Th1 | IFN-γ | 胞內菌・病毒(活化巨噬細胞) |
| Th2 | IL-4・5・13 | 寄生蟲(蠕蟲)、驅動 B 做 IgE(過敏) |
| Th17 | IL-17 | 胞外菌・黴菌(招募嗜中性球) |
| Treg | IL-10・TGF-β | 免疫抑制、維持自我耐受(master 因子 FoxP3) |
B 細胞與抗體:五種型號,各有戰場
B 細胞的產品是抗體(免疫球蛋白 Ig)。先分清抗體本身的兩端:Fab(兩隻手臂)負責結合抗原、決定「打誰」;Fc(尾巴)負責效應功能(結合補體、結合 Fc 受體),決定「怎麼打」。決定 isotype(型號)的是重鏈恆定區(μ/γ/α/ε/δ),不是輕鏈。
| Isotype | 結構 | 主戰場 / 記憶點 |
|---|---|---|
| IgG | 單體 | 血中最多;唯一能過胎盤(給胎兒被動免疫);二次反應主力、高親和力、強調理 |
| IgA | 分泌型為雙聚體 | 黏膜防禦(唾液、腸道、乳汁);secretory IgA 是黏膜免疫主角 |
| IgM | 五聚體 | 初次反應第一個出場;最強活化補體(10 隻手臂、高結合價) |
| IgE | 單體 | 過敏與寄生蟲;Fc 結合肥大細胞高親和力受體 FcεRI → 第一型過敏 |
| IgD | 單體 | 主要為 naïve B 細胞表面受體;血清量極少(少考) |
抗體出場順序=「M 先、G 後」(IgM 初次先衝、IgG 二次補上且更精準)。再記三個招牌動作:G 過胎盤、A 顧黏膜、M 召補體。E 只記一件事——過敏/寄生蟲+肥大細胞。
出處:Janeway 9e — IgM secreted as a pentamer、secretory IgA = mucosal immunity、IgG carried across the placenta(neonatal Fc receptor)、Fc of IgE binds high-affinity FcεR on mast cells(皆已查證)。
B 細胞剛活化只會做低親和力的 IgM。在生發中心(germinal center)裡,靠 T 細胞幫忙完成兩件「升級」:① 類別轉換(class switch)——把 IgM 換成 IgG/IgA/IgE(需 CD40–CD40L 共刺激+酵素 AID);② 親和力成熟(affinity maturation)——經體細胞高度突變(somatic hypermutation)+篩選,留下結合更強的 B 細胞。最後分化成漿細胞(產抗體)與記憶 B 細胞。記法:生發中心=抗體的「改裝廠+淘汰賽」。
出處:Janeway 9e — germinal center B cells undergo V-region somatic hypermutation、affinity maturation;缺 CD40L/AID → hyper-IgM(皆已查證)。
初級 vs 二級反應:記憶讓你更快更強
後天免疫最珍貴的資產是免疫記憶(immunological memory)。同一個抗原第一次來和第二次來,反應天差地遠——這是疫苗能保護人的根本原理,也是高頻考點:
初級反應 primary
潛伏期長(約 5–10 天才產抗體);IgM 先出、抗體量低、親和力低。身體還在「從零建軍」。
二級反應 secondary
靠記憶細胞,潛伏期短、抗體量高很多、以高親和力 IgG 為主。又快又準又持久。
看到題目給「反應慢、以 IgM 為主」=初次接觸;給「反應快又強、以高親和力 IgG 為主」=再次接觸(記憶反應)。疫苗的追加劑(booster)就是刻意誘發二級反應把抗體拉高、把記憶坐實。
出處:Janeway 9e — immunological memory is long-lived after infection(已查證)。IgM→IgG 的初級/二級轉換為標準免疫學知識。
過敏四型:Gell-Coombs I–IV
免疫反應過了頭傷到自己,就是過敏(hypersensitivity),分四型,是免疫最愛的整合題。抓住「媒介是誰、時間多快」就能分。先用一張對照圖把四型的「媒介」並排:
同樣是免疫「火力過猛燒到自己」,四型是四種不同的失火方式:
• I 型=瓦斯氣爆:IgE 早就佈在肥大細胞上,抗原一碰瞬間(數分鐘)轟一聲釋出 histamine。
• II 型=精準狙擊:抗體鎖定某種細胞表面的固定標靶,一個個打掉(溶血)。
• III 型=亂槍掃射後彈殼遍地:抗原-抗體形成可溶性複合體到處沉積,卡到哪燒到哪(腎、關節、血管)。
• IV 型=悶燒:沒有抗體,靠 T 細胞慢慢召集,一兩天後才看到紅腫(PPD、接觸性皮膚炎)。
一句話:前三型是「抗體惹的禍」、只有 IV 型是「T 細胞悶燒」。
一眼分四型:I/II/III 都是抗體媒介(I=IgE、II=打細胞、III=可溶複合體),只有 IV 是 T 細胞(無抗體)。時間上 I 是數分鐘、IV 是數十小時,兩端最好分。
I–IV 依序記 ACID:Anaphylactic(I,IgE)→ Cytotoxic(II,抗體打細胞)→ Immune complex(III,可溶複合體)→ Delayed(IV,T 細胞遲發)。最常考的兩個分辨:II 對「細胞表面/固定抗原」、III 是「可溶複合體」;I 是 IgE 數分鐘、IV 是 T 細胞數十小時——把這兩組對比記死,多數題就解了。
出處:Janeway 9e 提及 type II(細胞/基質表面抗原)、免疫複合體型(type III)、delayed-type hypersensitivity(type IV,T 細胞介導),皆已查證。
耐受失敗、免疫缺乏與疫苗
自體免疫=「自我耐受」破功
免疫系統正常會學會「不打自己」,這叫自我耐受(self-tolerance),分兩層把關:
胸腺(T)/骨髓(B)內,會強烈反應自我抗原的未成熟淋巴球被負選擇(negative selection)清除。
漏網的自我反應性細胞在周邊靠anergy(缺共刺激而失能)、Treg 抑制等被壓住。
當這兩層把關失敗,自我反應性淋巴球就會攻擊自身組織 → 自體免疫疾病(如 SLE、類風濕性關節炎、第一型糖尿病)。許多自體免疫病的傷害機轉,正好對應上一節的過敏型別(如 SLE=III 型免疫複合體、自體免疫溶血=II 型)。Treg 的 FoxP3 突變 → IPEX(全身多重自體免疫)是耐受崩壞的極端例。
出處:Janeway 9e — positive/negative selection of T cells、negative selection 驅動自我耐受、Treg 防止自體反應(皆已查證)。
免疫缺乏:缺在哪一格,就反覆哪一種感染
免疫缺乏(immunodeficiency)的考法幾乎都是「給感染型態 → 回推缺哪個成分」。先分原發(先天基因缺陷)與後天;原發再依「缺哪一支軍隊」定位——這個「缺陷位置 ↔ 感染型態」的對應是高頻送分/陷阱題:
| 疾病 | 缺陷位置 | 典型反覆感染型態 |
|---|---|---|
| SCID 嚴重複合型免疫缺乏 | T+B 皆缺(如 IL-2 受體 γ 鏈或 ADA/PNP 缺陷) | 出生早期就什麼都來:病毒、細菌、黴菌、伺機菌——最嚴重,需骨髓移植 |
| DiGeorge 症候群 | T 細胞(胸腺發育不全,TBX1/22q11 缺失) | 偏病毒、黴菌、胞內菌(細胞免疫垮);合併低血鈣、心臟畸形 |
| Bruton 症 X-linked 無丙球蛋白血症 | B 細胞(Btk 缺陷,B 成熟卡住、幾乎無抗體) | 約 6 個月後(母體 IgG 消退)起反覆有莢膜化膿菌(肺炎鏈球菌、Hib) |
| 慢性肉芽腫病 CGD | 吞噬細胞殺菌(NADPH oxidase 缺陷,做不出 ROS) | 反覆過氧化氫酶陽性(catalase⁺)菌與黴菌(金黃葡萄球菌、Aspergillus) |
| 終端補體 C5–C9 缺乏 | 補體 MAC(接 §先天免疫補體章) | 反覆 Neisseria(腦膜炎/淋病雙球菌) |
| HIV / AIDS (後天) | CD4 T 細胞被病毒選擇性耗損 | CD4 掉到低點 → 伺機性感染(PCP、結核、念珠菌)+腫瘤 |
出處:Janeway 9e — SCID(IL-2 受體 γ 鏈失活的 X-linked SCID、ADA/PNP 缺陷);DiGeorge syndrome 因 TBX1(T-box 1)缺失致胸腺上皮發育失敗、產生極少 T 細胞;Btk 缺陷 → X-linked agammaglobulinemia(缺抗體);NADPH oxidase(phagocyte oxidase)缺陷致 respiratory burst 失能;HIV 為 retrovirus、感染並耗損免疫細胞、緩進為 AIDS(皆於 janeway/full.md 明文查證)。catalase⁺ 菌種對應 CGD 為標準臨床知識。
看到題幹的感染型態,直接對號:
• 「反覆 Neisseria」→ 終端補體(C5–C9)。
• 「6 個月後反覆有莢膜化膿菌、抗體幾乎測不到」→ Bruton(B 細胞/抗體)。
• 「病毒/黴菌為主+低血鈣+心臟畸形」→ DiGeorge(T 細胞/胸腺)。
• 「反覆 catalase⁺ 菌與黴菌、肉芽腫」→ CGD(吞噬殺菌)。
• 「出生早期什麼都感染」→ SCID(T+B 全缺)。
核心邏輯:抗體/B 缺 → 化膿有莢膜菌;T/細胞免疫缺 → 病毒黴菌胞內菌;吞噬缺 → catalase⁺ 菌;補體末段缺 → Neisseria。
疫苗:主動 vs 被動免疫
| 主動免疫 active | 被動免疫 passive | |
|---|---|---|
| 怎麼來 | 自己產生抗體與記憶(打疫苗、感染後痊癒) | 直接給現成抗體(免疫球蛋白注射、母體抗體過胎盤/母乳) |
| 起效 | 慢(要時間建軍) | 快(拿來即用) |
| 持久度 | 長(有記憶) | 短(抗體會代謝掉、無記憶) |
| 例子 | 各種疫苗 | 抗蛇毒血清、破傷風免疫球蛋白、新生兒從母體得到的 IgG |
看到「給現成抗體、馬上有保護但不持久、沒有記憶」=被動(如暴露後給免疫球蛋白救急);「打了之後自己慢慢產生、保護持久」=主動(疫苗)。母體 IgG 過胎盤給胎兒是天然的被動免疫——這同時連回 §2「IgG 唯一能過胎盤」的考點。
出處:Janeway 9e — maternal antibodies transferred across the placenta(passive immunity)(已查證)。
疫苗的五種「主動」做法:保護力 vs 安全的取捨
主動免疫疫苗依「用什麼形式的抗原」分五大類。一條主軸貫穿全表:越像真病原(活的)→ 免疫反應越強越持久,但對免疫低下者越危險;越純化(次單位/核酸)→ 越安全,但常需佐劑(adjuvant)或追加劑來補強反應。
| 種類 | 是什麼 | 特性 / 考點 | 例子 |
|---|---|---|---|
| 活性減毒 live-attenuated | 減弱、活的病原 | 反應最強最持久(誘細胞免疫+抗體);免疫低下/孕婦禁用(可能致病) | MMR、卡介苗、口服小兒麻痺、水痘 |
| 不活化 inactivated | 殺死的整顆病原 | 較安全、可給免疫低下者;反應較弱、常需追加劑 | 注射式小兒麻痺(IPV)、A 肝、狂犬 |
| 類毒素 toxoid | 去毒性的外毒素 | 誘導中和抗體對抗毒素本身(不是殺菌) | 破傷風、白喉 |
| 次單位 subunit | 只取病原的一段蛋白/抗原 | 最安全、反應較窄;需佐劑 | B 肝(表面抗原 HBsAg)、HPV |
| 核酸 mRNA / DNA | 送入抗原的基因密碼讓自身細胞表現抗原 | 研發快、可同時誘抗體與 T 細胞反應 | COVID-19 mRNA 疫苗 |
出處:Janeway 9e — live-attenuated viral vaccines 通常比不活化者誘發更強免疫但有安全顧慮、toxoid 保留受體結合位以誘中和抗體、subunit 疫苗需 adjuvant、conjugate 疫苗(多醣接 toxoid 蛋白)、DNA/核酸疫苗為發展中平台(皆於 janeway/full.md 明文查證)。各疫苗實例對應為標準教綱與台灣接種時程知識。
純多醣(polysaccharide)抗原(如有莢膜菌的莢膜)是 T 細胞非依賴性抗原——只能引出弱、短、無法 class switch/無記憶的反應,嬰幼兒尤其反應差。把多醣共價接上一段載體蛋白(如破傷風類毒素),就「騙」免疫系統把它當蛋白抗原處理 → 召來 T 細胞幫忙 → 產生高親和力 IgG+記憶。這就是 Hib、肺炎鏈球菌、腦膜炎雙球菌結合型疫苗能保護嬰兒的原理。記法:多醣接蛋白=把「沒記憶的」升級成「有記憶的」。
出處:Janeway 9e — Hib 疫苗為 bacterial polysaccharide 接 tetanus toxoid 蛋白之 conjugate;conjugating polysaccharide to protein 可克服多醣免疫原性不足(已查證)。
練習:先想再點
三題各鎖一個後天免疫高頻整合點(MHC restriction/T 細胞活化、Gell-Coombs 過敏分型、免疫缺乏定位+疫苗種類)。先選一個、心裡寫一句理由再看解析。
• A、B 錯:把 CD4↔MHC I、CD8↔MHC II 配反(剛好對調)。
• D 錯:T 細胞不能認游離抗原,只認 MHC 呈現的胜肽(這正是 MHC restriction)。
• E 錯:只有訊號 1、沒有共刺激會導致失能(anergy)而非完全活化。 出處:Janeway's Immunobiology 9e — CD28 為 naïve T-cell 活化所需 co-stimulatory receptor(已查證);MHC I↔CD8 內源、MHC II↔CD4 外源為標準免疫學框架。
• A 錯:把 I 與 IV 的時序與媒介對調(I 是 IgE 數分鐘;IV 是 T 細胞 24–72 小時)。
• C 錯:II 與 III 皆為抗體媒介,非純 T 細胞。
• D 錯:接觸性皮膚炎與 PPD 都是 Type IV 遲發型。
• E 錯:血清病是 Type III 免疫複合體,非 IgE 的 Type I。 出處:Janeway's Immunobiology 9e — type II(細胞/基質抗原)、type III(免疫複合體)、type IV(delayed-type, T 細胞)皆已查證;Gell-Coombs I–IV 為標準教綱。
• A 錯:DiGeorge 是 T 細胞缺(胸腺/TBX1),感染偏病毒黴菌、常合併低血鈣與心臟畸形;本例 T 正常、缺的是抗體。
• B 錯:CGD 的線索是反覆 catalase⁺ 菌與黴菌+肉芽腫,抗體與 B 細胞正常。
• C 錯:終端補體缺乏的招牌是 Neisseria,不是廣泛有莢膜化膿菌、也不會使抗體測不到。
• E 錯(且危險):對嚴重體液/聯合免疫缺乏者,活性減毒疫苗禁用(活病原可能致病);正確處置是補充免疫球蛋白(被動免疫)。 出處:Janeway's Immunobiology 9e — Btk 缺陷 → X-linked agammaglobulinemia(缺抗體);DiGeorge 因 TBX1 缺失致胸腺發育失敗、T 細胞極少;live-attenuated 疫苗對免疫低下者有安全顧慮(皆已查證)。有莢膜菌靠抗體調理、catalase⁺ 對應 CGD 為標準臨床知識。