抗原呈現與 MHC:
內外分流這條岔路
免疫題看起來名詞一大堆,其實核心只有一個問題:這個抗原是「自己細胞裡長出來的」,還是「從外面吞進來的」?答對這一岔,class I/class II、CD8/CD4 全部自動歸位。
先記一個會讓你後面少背一半的判準:
抗原的「來源」決定它走哪條呈現路徑。來自細胞質(cytosol)的內生性抗原(如病毒在你細胞裡合成的蛋白)→ MHC class I → 呈現給 CD8⁺ 細胞毒殺 T(cytotoxic T),叫它去殺掉這顆被感染的細胞。來自胞外、被吞進來的外生性抗原 → MHC class II → 呈現給 CD4⁺ 輔助 T(helper T),叫它去指揮免疫反應。
為什麼是這樣設計的?因為兩種威脅要用不同手段處理。細胞內的敵人(病毒、胞內菌)藏在細胞裡,抗體搆不到,唯一辦法是「把整顆受感染細胞殺掉」——這是 CD8 的工作,所以系統要先讓「幾乎每顆細胞」都能舉牌(class I)說「我裡面有東西」。細胞外的敵人則是被免疫細胞吞掉、消化、再舉牌(class II)求援,由 CD4 調度抗體與發炎反應。
把每顆細胞想成一間店面。class I 是門口的「進貨明細看板」——把店裡(細胞質)做出來的東西全部公告,巡邏的 CD8 警察一看到違禁品就直接查封整間店。class II 則是少數幾家「資訊站」(DC/巨噬/B),專門把街上撿到的可疑物(外來抗原)拿給 CD4 指揮官看,由他決定要派誰、用什麼武器。
8 的口訣:把配對焊死
國考最愛的陷阱,就是把 class I/II 跟 CD8/CD4 對調,或把內生/外生抗原接到錯的路徑上。一個口訣解決:
MHC class I × CD8 = 8;MHC class II × CD4 = 8。兩組乘起來都是 8,配錯的選項乘出來不是 8,一眼就刷掉。再加一句:「裡面的給 8、外面的給 4」——細胞內(in,內生性)抗原 → CD8;細胞外抗原 → CD4。
| 面向 | MHC class I | MHC class II |
|---|---|---|
| 抗原來源 | 內生性 · 細胞質 病毒蛋白、胞內菌、腫瘤新抗原 | 外生性 · 吞噬/內體 細菌、毒素、胞外蛋白 |
| 加工機器 | 蛋白酶體(proteasome)切片 → TAP 運入 ER 裝載 | 內體/溶酶體酸性蛋白酶消化後裝載 |
| 呈現給 | CD8⁺ 細胞毒殺 T | CD4⁺ 輔助 T |
| 表現於哪些細胞 | 幾乎所有有核細胞 紅血球無核 → 不表現 | 限抗原呈現細胞(APC) 樹突細胞 DC/巨噬/B 細胞 |
| 生物意義 | 讓 CD8 監視「細胞內部」有沒有被入侵 | 讓 CD4 指揮「對外」的抗體與發炎反應 |
出處:Janeway's Immunobiology 9e — MHC class I 表現於 most cells of the body(已查證)、class II expressed primarily on dendritic cells, B lymphocytes, macrophages(已查證);CD8 recognizes MHC class I、CD4 recognizes MHC class II(已查證)。
分布為什麼這樣切
「class I 幾乎到處都有、class II 只在少數細胞」不是隨便分的,背後是免疫策略:
每顆有核細胞都要能舉牌
病毒可以感染身體任何一種細胞。所以每顆有核細胞都得有 class I,隨時把「我體內合成了什麼」公告給 CD8 巡邏。少了 class I,CD8 就瞎了——這也是為什麼某些病毒會下調 class I 來躲避 CD8(但反而會被 NK 細胞抓到「缺牌」而清除,叫 missing-self)。
只有「專業 APC」才該指揮
啟動 CD4、決定整個免疫反應方向,是高權限的事,不能讓任何細胞亂下令。所以 class II 只給樹突細胞(DC)、巨噬細胞、B 細胞這三類專業抗原呈現細胞。其中 DC 是啟動初次 T 細胞反應最強的 APC。
交叉呈現(cross-presentation)是個例外:樹突細胞能把「外來抗原」破例裝到 class I 上,呈現給 CD8。為什麼需要?因為很多病毒不直接感染 DC,若沒有這條後門,DC 就無法啟動 CD8 去對付那些病毒。考點層級:知道「DC 用 cross-presentation 把外生性抗原呈現到 class I 給 CD8」即可,細節機轉不必深背。
出處:Janeway 9e — Dendritic cells use cross-presentation to present exogenous antigens on MHC class I(已查證)。
多型性:為什麼 HLA 配對這麼難
MHC 基因是人類基因組裡最多型(highly polymorphic)的一群——同一個 MHC 基因座,在人群中有成百上千種等位基因(allele),所以「你的 MHC」幾乎不會跟陌生人完全一樣。這件事有三個必考後果:
人群「賭」病原賭得贏
每種 MHC allele 結合的 peptide 範圍不同。人群裡 allele 越多樣,就越不可能有單一病原能「躲過所有人的呈現」——這是物種對抗快速突變病原的保險。
配對難 → 排斥
器官/骨髓移植要配 HLA(人類的 MHC 叫 HLA)。配得越不合,受贈者 T 細胞越會把捐贈器官的 MHC 當「異物」攻擊 → 移植排斥。多型性正是配對困難的根源。
特定 HLA ↔ 特定病
某些 HLA 型別與疾病高度相關,是高頻考點:HLA-B27 ↔ 僵直性脊椎炎(ankylosing spondylitis);HLA-DQ2/DQ8 ↔ 乳糜瀉(celiac);HLA-B*57:01 ↔ abacavir 過敏。
多型性 = 群體的優勢、個體移植的麻煩。同一個生物特性,從演化看是保險、從臨床移植看是障礙——國考兩個角度都會考。
出處:Janeway 9e — MHC genes are highly polymorphic, hundreds of different alleles(已查證)。HLA-疾病關聯為標準臨床知識(HLA-B27 / DQ2-DQ8 / B*57:01)。
練習:先想再點
三題都改編自本書已查證的免疫題庫(前兩題鎖抗原呈現/MHC,第三題接「訊號二」共刺激與檢查點)。先在心裡選一個、寫一句理由,再點開解析——主動提取(active recall)比重讀有用得多。
• B 錯:內生性抗原不需「先分泌再吞入」,且 class I 對應 CD8 不是 CD4。
• C 錯:MHC 基因是高度多型(highly polymorphic),個體間差異極大,這正是移植排斥與疾病關聯的基礎,不是單型。
• D 錯:把 class I/II、CD8/CD4、內生/外生抗原全部對調了。
• E 錯:細胞質抗原走 class I,不是 class II 內體路徑。
核心:抗原來源(cytosol → I/endosome → II)決定呈現分子與 T 細胞亞群(I-CD8/II-CD4)。 出處:Janeway's Immunobiology 9e(MHC class I/cytosol/proteasome、CD8↔class I、highly polymorphic,皆已查證)· 改編自 analysis/pred-115-2-final 免疫題 Q1
• A 錯:把兩者的分布對調了。
• B 錯:紅血球無核,幾乎不表現 class I,不是 CD8 的監視對象。
• D 錯:交叉呈現是「外來抗原 → class I → CD8」,且主角是 DC;此選項方向全錯。
• E 錯:啟動初次反應最強的 APC 是樹突細胞,不是隨便一顆有核細胞;且 class I 廣布對應的是 CD8 監視,與 CD4 啟動無關。 出處:Janeway's Immunobiology 9e(class I on most nucleated cells、class II on DC/B/macrophage、DC cross-presentation,皆已查證)
• A 錯:CD28–B7 是正向共刺激,促進 IL-2 轉錄與活化;失能(anergy)反而發生在缺乏 CD28 訊號(只有訊號一)時。
• B 錯:PD-1 接合 PD-L1 是抑制性(耗竭);腫瘤高表現 PD-L1 是逃避免疫,故臨床用抗 PD-1/PD-L1 阻斷之。
• C 錯:CTLA-4 缺失小鼠死於 T 細胞不受控的大量增殖,是過度活化非缺陷。
• E 錯:CD28/CTLA-4 在 T 細胞、B7 在 APC,敘述對調。 出處:Janeway's Immunobiology 9e(CTLA-4 inhibitory、與 CD28 結合同一 B7、親和力較高、CTLA-4 KO 不受控增殖;CD28 co-stimulation 增 IL-2,皆已查證)· 改編自 analysis/pred-115-2-final 免疫題 Q4