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白血球噴出 DNA 警告其他細胞身體出現病原體

2018/1/4 — 17:52

當身體皮膚、黏膜等的第一道免疫防線被病原體突破後,白血球就會出動至受感染位置作出相應的反應,例如通知其他細胞或立即自行消滅入侵的病原體。而最新刊於《美國國家科學院院刊 (PNAS)》的研究顯示,部份白血球會噴出 DNA 警告其他細胞身體出現病原體。人體有多個免疫機制辨識入侵病原體,團隊相信這種前所未見的警告機制,則讓身體更快在病原體出現時作出反應。

此前,學界已知道不同免疫細胞會噴出 DNA 網直接對付感染,例如嗜中性顆粒白血球 (Neutrophil) 會噴出自身的 DNA ,形成黏性高的嗜中性球細胞外網 (neutrophil extracellular trap, NET) 捕捉病原體並將之殺死。這些 DNA 有些會來自細胞核,有的則來自細胞「發電廠」線粒體 (mitochondria)

最新的研究由瑞典林雪坪大學 (Linköping Univeristy) 的生物化學家 Björn Ingelsson 與免疫化學家 Anders Rosén 領導,團隊原本只調查 NET 會否刺激其中一種白血病病人的癌細胞增生。不過,在研究期間發現病人的癌細胞有異常,才將之抽取至培養皿上進一步分析。

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該些有異樣的白血球被稱為 B 細胞,原是一種在骨髓中成熟的細胞,會產生抗體幫助殺死病原體。團隊發現,這些癌病變的 B 細胞會噴出類似 NET 的 DNA 網,而在健康人體中 B 細胞與另外四種白血球同樣會在很多種細菌、病毒入侵時噴出 DNA 網。經過分析後,這些 DNA 來自線粒體。

與 NET 最大分別的是,線粒體 DNA 網並無負責殺死病原體的蛋白,只會作為一個訊號,觸發其他免疫細胞釋放例如第一類干擾素 (type 1 interferon) 的蛋白質,殺死外來病原體。不過,團隊還未找到哪種接收器分子,讓其他免疫細胞回應線粒體 DNA 網的訊號。另外 B 細胞亦不如嗜中性顆粒白血球噴出 DNA 後死亡,團隊估計這是因為線粒體攜帶多一份 DNA ,讓 B 細胞可繼續生存。

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其他研究也曾發現,受細菌感染、心臟病與免疫系統失調病人體內有大量線粒體 DNA 自由遊走,但未能肯定這種情況與 DNA 網警告系統有關。團隊相信體內使用線粒體 DNA 作為警告訊號,能讓身體更快在病原體入侵時通知其他免疫細胞。因為已知的免疫機制快則數小時慢則數日才會作出反應。

來源:
Science, White blood cells launch DNA ‘webs’ to warn of invaders, 3 January 2018

報告:
Moreno-Mayer, J.V., Potter, B.A., Vinner, L. & et al. (2018). Lymphocytes eject interferogenic mitochondrial DNA webs in response to CpG and non-CpG oligodeoxynucleotides of class C. PNAS 2018 published ahead of print January 2, 2018. doi:10.1073/pnas.1711950115

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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