ความรู้เบื้องต้นของระบบภูมิคุ้มกัน

เรียบเรียงโดย : รวงผึ้ง สุทเธนทร์

ระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์มีอยู่ทั่วร่างกาย เปรียบเหมือนกองทัพทหารที่ป้องกันประเทศ ประกอบด้วย ต่อมน้ำเหลือง (เป็นที่อยู่ของเซลล์เม็ดเลือดขาว) คือ หน่วยทหาร และท่อน้ำเหลือง ที่ภายในจะเป็น น้ำเหลือง และเซลล์เม็ดเลือดขาว เชื่อมต่อระหว่างต่อมน้ำเหลืองด้วยกันเอง และเชื่อมต่อเข้ากับเส้นเลือด คือ เส้นทางเดินทัพของทหาร ม้าม ไขกระดูก ต่อมทอนซิล Payer's patch ที่อยู่ตามเยื่อบุทางเดินอาหาร เป็นที่ตั้งฐานทัพของทหาร
สิ่งแปลกปลอมต่างๆรวมทั้งจุลชีพก่อโรคจะผ่านเข้าสู่ต่อมน้ำเหลืองจากตำแหน่ง ที่เข้าสู่ร่างกาย เข้าสู่ต่อมน้ำเหลืองเฉพาะที่ และผ่านทางเส้นเลือดและท่อน้ำเหลืองกระจายไปทั่วร่างกาย

เซลล์ของระบบภูมิคุ้มกัน
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 ทำ หน้าที่ผลิตภูมิคุ้มกันชนิดสารน้ำที่เรียกว่า 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 epitope แบ่งเป็น 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 region เป็นตำแหน่งที่จับกับแอนติเจน ส่วนที่โคนตัว Y ของโมเลกุลแอนติบอดีจะบ่งบอกถึงชนิดของแอนติบอดีว่าเป็น class ไหน เช่น IgG, IgA, IgM, IgD, IgE เรียกว่า constant region แอนติบอดีกระจายอยู่ตามท่อน้ำเหลือง และเส้นเลือด แอนติบอดีจะจับกับสิ่งแปลกปลอม หรือจุลชีพที่เข้ามาในร่างกาย เพื่อการทำลายจุลชีพนั้นๆ แอนติบอดีชนิด secretory IgA จะอยู่ตามช่องเยื่อบุต่างๆ ในน้ำตา น้ำลาย สารหลั่งในช่องทางเดินอาหาร ทางเดินหายใจ ท่อปัสสาวะ ช่องคลอด เป็นต้น เพื่อยับยั้งไม่ให้จุลชีพ 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 ที่หลั่งออกมาอาจทำหน้าที่เรียกเซลล์เม็ดเลือดขาวให้มารวมกันที่ตำแหน่งที่ มีสิ่งแปลกปลอม กระตุ้นการเพิ่มจำนวนเซลล์ ทำให้เซลล์ในระบบภูมิคุ้มกันมีการเปลี่ยนแปลง และ ทำลายเซลล์

ระบบ Complement
เป็นระบบที่ประกอบด้วยการทำงานอย่างต่อเนื่องของโปรตีนหลายชนิด เพื่อช่วยแอนติบอดีในการทำลายแบคทีเรีย โดยที่โปรตีนเหล่านี้อยู่ในกระแสเลือดในรูปของ inactive form ปฏิกิริยา complement เริ่มจาก โปรตีน C1 ถูกกระตุ้นด้วยแอนติบอดีที่จับกับแอนติเจนเป็น antigen-antibody complex แล้วจึงมีการกระตุ้นโปรตีนในระบบอย่างต่อเนื่อง จนทำให้เซลล์เสียสมดุลของภายในเซลล์ ด้วยการเกิดรูที่ผิวเซลล์ เซลล์จึงถูกทำลาย

Major histocompatibility complex (MHC)
Peter Gorer เป็นผู้กล่าวถึง MHC ครั้งแรกในปี ค.ศ. 1936
เกี่ยว กับแอนติเจนที่ผิวเซลล์เม็ดเลือดแดงของหนู ต่อมามีการศึกษาต่อว่าแอนติเจนในกลุ่มนี้เกี่ยวข้องกับกลุ่มแอนติเจนที่ สำคัญกับการรับหรือ
ต่อต้านการเปลี่ยนอวัยวะ ที่เรียกว่า histocompatibility antigens และเรียกชื่อว่า
histocompatibility-2 (H-2) จนกระทั่งในช่วงปลายทศวรรษ 1960 จึงพบความเกี่ยวข้องแอนติเจนนี้กับการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน
และแบ่งเป็นสองชนิดตามตำแหน่งบนยีน เป็น class I และ class II

ในมนุษย์มีการพบว่า human leukocyte antigen (HLA) system นั้นเป็นกลุ่มของยีนที่สร้างแอนติเจนเหมือน MHC genes ในหนู โดยที่ class I คือ HLA-A, -B, -C และ class II คือ HLA-DP, DQ และDR แอนติเจนทั้งสอง classes ถูกสร้างอยู่ที่ผิวเซลล์ เกี่ยวข้องกับแอนติเจนที่แสดงว่าเซลล์นั้นเป็นเซลล์ของตัวเอง ปกติแอนติเจน MHC class I จะพบเพียง 1% ของโปรตีนที่อยู่ที่ผิวเซลล์ทั่วไป แต่จะเพิ่มปริมาณมากขึ้นเมื่อถูกกระตุ้นด้วย cytokines บางชนิด เช่น interferon gamma สำหรับ Class II MHC อยู่ที่ผิวเซลล์เฉพาะ เช่น dendritic cells, macrophage, B cells, activated T-cells

Natural killer หรือ NK cells
อินเตอร์เฟอรอน (Interferon) ที่ถูกสร้างขึ้นจากเซลล์ที่ติดเชื้อไวรัส กระตุ้นให้เซลล์ NK เพิ่มจำนวน ซึ่งจะไปทำลายเซลล์ติดเชื้อไวรัสแบบไม่จำเพาะ โดยไวรัสทำให้โมเลกุล MHC1 ที่ผิวเซลล์ลดลง เซลล์ NK จะทำลายเซลล์นั้นแต่ไม่ทำลายเซลล์ที่มีโมเลกุล MHC1 เป็นปกติ นอกจากนี้เซลล์ติดเชื้อไวรัสที่มีแอนติบอดีมาจับที่ผิวเซลล์ตรงที่มีส่วน epitopes ของไวรัสปรากฎอยู่ จะทำให้เซลล์ NK และ CTL มาทำลายเซลล์นั้นได้ เรียกว่า Antibody dependent cellular cytotoxicity (ADCC)

การตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันต่อจุลชีพ
จุลชีพที่จะผ่านเข้าสู่ร่างกาย อาจผ่านเข้าทางผิวหนัง หรือเยื่อบุต่างๆ ซึ่งเป็นที่ๆมีการป้องกันด้วยคุณสมบัติทางกายภาพของผิวหนังและเยื่อบุเอง โดยเป็นด่านแรกของระบบการป้องกันการเข้าสู่ร่างกายจากจุลชีพ ซึ่งจะเป็นแบบ innate immunity ซึ่งเป็นภูมิคุ้มกันแบบไม่จำเพาะ ประกอบด้วยเซลล์ชนิด phagocytes เช่น เซลล์ macrophage dendritic และ granulocytes เป็นต้น ทำหน้าที่กินและทำลายสิ่งแปลกปลอม แอนติบอดีชนิด IgA และสารหลั่งที่เคลือบตามเยื่อบุ มี lysozyme, lactoferin, หรือภาวะเป็นกรด หรือการเคลื่อนไหวที่บริเวณของผิวเยื่อบุ เช่น การทำงานของ cilia ที่เยื่อบุ การไอ การปัสสาวะจะพัดพาจุลชีพออกมา โดยปกติตามเยื่อบุและผิวหนังก็มีจุลชีพอยู่แต่ไม่ผ่านเข้าสู่ร่างกายเพราะ innate immunity นี้ จุลชีพที่สามารถผ่านเข้าร่างกายทางชั้นผิวหนังหรือเยื่อบุต้องมีคุณสมบัติ พิเศษที่จะผ่านการทำลายด้วย non-specific defenses หรือเป็นภาวะที่ผิวหนังและเยื่อบุขาดคุณสมบัติที่จะป้องกัน เช่น เป็นแผล
การเกิดภาวะอักเสบ (inflammation response) เป็นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันชนิดไม่จำเพาะที่สำคัญ เกิดจากกลุ่มเซลล์ที่ถูกทำลายโดยจุลชีพ เซลล์ phagocytes ที่จับกินจุลชีพ หรือสิ่งแปลกปลอม และเซลล์ mast ที่ถูกกระตุ้นจากระบบ complement โดยที่เซลล์ต่างๆเหล่านี้จะหลั่งสารเคมีต่างๆ ที่ทำให้เกิดการอักเสบ ได้แก่ เซลล์ mast หลั่ง histamine ทำให้เส้นเลือดขยายตัว (vasodilate) และผนังเส้นเลือดเปิดให้เซลล์เม็ดเลือดขาวที่ถูกกระตุ้นออกมาจากเส้นเลือด เข้าสู่ตำแหน่งที่มีจุลชีพมากขึ้น prostaglandins ทำให้เส้นเลือดขยายตัว เกิดไข้และเจ็บปวด และ leukotrienes มีคุณสมบัติเป็น chemotaxis ดึงดูดเซลล์เม็ดเลือดขาวให้มายังบริเวณที่มีสารนี้อยู่ ทั้ง prostaglandins และ leukotrienes สร้างจากเซลล์เม็ดเลือดขาว และเซลล์ทั่วไปที่ถูกกระตุ้นโดยจุลชีพ นอกจากนี้เซลล์เม็ดเลือดขาว โดยเฉพาะ lymphocytes และ macrophage ที่มายังบริเวณที่ติดเชื้อจะหลั่ง cytokines ที่สำคัญในการตอบสนองแบบไม่จำเพาะ ได้แก่ interleukin 1 (IL-1) และ tumor necrosis factor (TNF) ที่ทำให้เกิดอาการอ่อนเพลีย เบื่ออาหาร ไข้ และที่สำคัญ คือ กระตุ้นให้มีเซลล์เม็ดเลือดขาวมามากขึ้น เพื่อการเกิดการตอบสนองระบบภูมิคุ้มกันแบบจำเพาะต่อไป หรือถ้าจุลชีพสามารถถูกทำลายหมดจะกระตุ้นให้เกิดการซ่อมแซมเนื้อเยื่อที่ถูก ทำลายไป

Antigen Receptors
ทั้ง B- และ T- cells มีโมเลกุล receptors ที่ผิวเซลล์เพื่อจับกับแอนติเจน สำหรับ B-cell เป็นโมเลกุลของอิมมูโนโกลบูลินที่เกาะที่ผิวเซลล์ ส่วนของ T-cell คือ T-cell receptor, TRC หรือ CD3 เป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนกว่า ที่จะจำและจับกับแอนติเจนที่หลากหลายถูกนำเสนอโดย antigen-presenting cell เท่านั้น

การกระตุ้น B Cells ให้สร้างแอนติบอดี
B-cell จะจับกับแอนติเจนที่จำเพาะด้วย antibody receptor ที่ผิวเซลล์ และนำส่วนแอนติเจนเข้ามาในเซลล์ เปลี่ยนแปลงและนำเสนอที่ผิวเซลล์ร่วมกับโมเลกุล HLA class II ซึ่งทำให้ T helper-cell มาจับและถูกกระตุ้นด้วยแอนติเจนที่ถูกเสนอจาก B-cells T-cell หลั่งสาร lymphokines ที่ไปสั่งให้ B-cell เปลี่ยนแปลงรูปร่างเป็น plasma cell เพื่อสร้างแอนติบอดีต่อไป
เมื่อเริ่มได้รับจุลชีพครั้งแรกแอนติบอดีจะถูกสร้างขึ้นมากจนถูกตรวจพบได้ ภายใน 7-10 วันหลังจากที่ได้รับจุลชีพปริมาณของแอนติบอดีจะค่อยๆเพิ่มขึ้น และลดลงจนใกล้ระดับเมื่อเริ่ม เรียกการตอบสนองแบบนี้ว่า primary response เมื่อได้รับจุลชีพนั้นอีกครั้งระดับแอนติบอดีนี้จะสูงจนตรวจพบได้ภายใน 24 ชั่วโมง เรียกการตอบสนองแบบนี้ว่า secondary response
แอนติบอดียับยั้งการติดเชื้อ ด้วยการ neutralize กับจุลชีพนั้น โดยใช้ส่วนปลายโมเลกุลอิมมูโนโกลบุลินรูปตัว Y จับกับจุลชีพ ถ้าเป็นไวรัส จะทำให้ไวรัสนั้นไม่เข้าสู่เซลล์เป้าหมาย และกระตุ้นระบบ complement ทำลายจุลชีพ หรือกระตุ้นระบบ ADCC

การกระตุ้น T cells: Helper และ Cytotoxic
เมื่อ antigen-presenting cells (เช่น macrophage, dendritic cells) กินจุลชีพหรือสิ่งแปลกปลอม แอนติเจนจะถูกเปลี่ยนแปลงและนำเสนอที่ผิวเซลล์ร่วมกับโมเลกุล HLA class II ที่ไปจับกับ Th-cell ทำให้มีการหลั่ง lymphokines ซึ่งจะไปทำให้ T cells ชนิดต่างๆ มีการเปลี่ยนแปลง เช่น Th cells เพิ่มจำนวนและเปลี่ยนแปลงเป็น memory cells CD8+ T cells เป็น cytotoxic T lymphocyte (CTL) ซึ่งจะไปทำลายเซลล์ติดเชื้อที่มีแอนติเจนของจุลชีพนั้นเสนอที่ผิวเซลล์ร่วม กับโมเลกุล HLA class I

จุลชีพบางชนิดเป็น intracellular เช่น ไวรัส และ mycobacteria เมื่อถูกกินด้วย macrophage จะไม่ถูกทำลายแต่จะอยู่ในเซลล์และเพิ่มจำนวนได้ แอนติบอดีจะไม่สามารถจัดการทำลายจุลชีพที่อยู่ภายในเซลล์ได้ จำเป็นต้องใช้เซลล์ CTLs มาทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อไวรัสนี้ และหลั่งสาร cytokines ที่ทำให้ macrophage ทำลายจุลชีพ Mycobacteria ได้ perforin ซึ่งเป็นโปรตีนที่ถูกสร้างจากเซลล์ CTL ซึ่งถูกพบใน granules ภายในเซลล์ มีส่วนในการทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อ ทั้งแบบ apoptosis และ จากสาร cytokines ที่ถูกหลั่งจากเซลล์ CTL ด้วยเช่นกัน เช่น interferon-g (IFN- g) ที่ยับยั้งการเพิ่มจำนวนของไวรัสในเซลล์ ด้วยการกระตุ้นเอนไซม์ 2 ชนิด คือ 2', 5' oligo-A synthetase ซึ่งไปทำให้เอนไซม์ Rnase L เปลี่ยนจาก inactive เป็น active form ย่อยยีโนมอาร์เอ็นเอ และ mRNAs ของไวรัส กับ เอนไซม์ p68 kinase ซึ่งไปทำให้ eIF-2a เปลี่ยนจาก active เป็น inactive form ยับยั้งการเริ่มสร้างโปรตีนของไวรัส tumor-necrosis factor (TNF) กระตุ้นการเพิ่มจำนวนของเชื้อเอชไอวีโดยจับที่บริเวณ 5' long terminal repeat (LTR), chemokines ได้แก่ MIP-1a, MIP-b, RANTES ซึ่งไปยับยั้งการเพิ่มจำนวนไวรัส ด้วยการแย่งจับกับ CCR5 เซลล์ CTL ยังสร้างสารยับยั้งไวรัส เรียกว่า CD8+ T-cell antiviral factor (CAF) ซึ่งไปยับยั้งการสร้าง mRNAs จากส่วน LTR ที่เป็น promoter ของเชื้อเอชไอวี

เมื่อ B- และ T- cells ถูกกระตุ้นจะมีการเปลี่ยนแปลงเป็น memory cells เมื่อเวลาผ่านไป เมื่อมีการนำเสนอแอนติเจนชนิดเดิมอีกครั้ง ระบบภูมิคุ้มกันที่มี memory B-, T- cells จะเข้ามาทำลายแอนติเจนนั้นอย่างรวดเร็ว การเกิดภาวะ Long-term immunity นี้อาจเกิดจากการติดเชื้อตามธรรมชาติ หรือจากการได้รับวัคซีน

ในระยะแรกของการติดเชื้อ ปริมาณเซลล์ CTL จะเพิ่มขึ้นตามปริมาณไวรัสที่เพิ่มขึ้น จนถึงจุดสูงสุดซึ่งทำให้ปริมาณไวรัสในเลือดลดลง และความสัมพันธ์ของปริมาณ CTLs กับปริมาณไวรัสจะแปรผกผันกันตลอดระยะเวลาการติดเชื้อเอชไอวีจนกระทั่งเข้า สู่ระยะเอดส์

การหลบหลีกจากระบบภูมิคุ้มกันของเชื้อเอชไอวี ไวรัสมีวิธีหลบหลีกภูมิคุ้มกันของร่างกายต่างๆกัน จากทั้งปัจจัยของไวรัสและเซลล์ในระบบภูมิคุ้มกัน ในส่วนปัจจัยของระบบภูมิคุ้มกัน ได้แก่ การลดปริมาณโมเลกุล MHC1 ที่ผิวเซลล์ที่ติดเชื้อ การเพิ่มจำนวนภายในเซลล์ระบบภูมิคุ้มกัน เช่น เชื้อเอชไอวี การเพิ่มจำนวนในที่ซึ่งเซลล์ระบบภูมิคุ้มกันเข้าไปไม่ถึง เช่น herpes simplex virus แอบแฝงที่ปมประสาท เป็นต้น ส่วนทางด้านปัจจัยไวรัส ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงลักษณะของแอนติเจน ทำให้ epitopes เปลี่ยนไป จึงไม่ถูกกำจัดโดยระบบภูมิคุ้มกันเดิม การแพร่กระจายจากเซลล์ถึงเซลล์โดยไม่ออกมาข้างนอก เช่น respiratory syncytial virus

ปัญหาความล้มเหลวของระบบภูมิคุ้มกันในการทำลายเชื้อเอชไอวี ทำให้ผู้ติดเชื้อเอชไอวีมีการดำเนินโรคแบบค่อยเป็นค่อยไปจนเกิดภาวะภูมิคุ้ม กันบกพร่อง หรือ โรคเอดส์ในระยะสุดท้ายนั้น อาจกล่าวได้ว่าตั้งแต่เมื่อแรกเริ่มได้รับเชื้อเอชไอวี ไวรัสไปเพิ่มจำนวนใน CD4+ T cells โดยเฉพาะเริ่มตั้งแต่ในต่อมน้ำเหลือง ซึ่งเป็นที่อยู่ของเซลล์ในระบบภูมิคุ้มกันทั้ง B- และ T- cells ซึ่งก็จะทำหน้าที่สร้างภูมิคุ้มกันจำเพาะต่อเชื้อเอชไอวี เริ่มจาก T helper-cell ที่สร้าง cytokines ต่างๆ และกระตุ้น CD8+ T cell ให้เปลี่ยนเป็นเซลล์ CD8+ CTL และ B-cell ให้เปลี่ยนเป็น plasma cell เพื่อสร้างแอนติบอดีจำเพาะ โดยที่เซลล์ CTL ทำหน้าที่หลักในการกำจัดเซลล์ที่ติดเชื้อไวรัส ส่วนแอนติบอดีเป็น neutralizing antibody ที่ช่วยจับอนุภาคไวรัสอิสระที่หลุดออกมาจากเซลล์ไม่ให้เข้าไปในเซลล์ใหม่

โดยทั่วไปในการติดเชื้อไวรัสอื่นๆ ทั้งแอนติบอดีและเซลล์ CTL จะมีความสำคัญในการป้องกันการติดเชื้อครั้งต่อไป แต่ในการติดเชื้อเอชไอวี ถึงแม้จะมีภูมิคุ้มกันเกิดขึ้นทั้งแบบเซลล์และสารน้ำแล้ว ไวรัสก็ยังคงไม่ถูกกำจัดออกไปจากร่างกาย และยังเพิ่มปริมาณมากขึ้นเป็นลำดับ โดยไวรัสจะเพิ่มจำนวนวันละประมาณ 10(11) อนุภาคต่อวัน ทำให้ระดับไวรัสเพิ่มขึ้น 0.1 log/ml และระดับเซลล์ CD4 ลดลงประมาณ 50-100 เซลล์/ม.ม. ต่อปี จึงมีผลทำให้เซลล์ที่ติดเชื้อ ซึ่งก็คือ เซลล์ในระบบภูมิคุ้มกัน ทั้ง T-cells และ macrophage ลดปริมาณลงเป็นลำดับ จนไม่สามารถทำงานเป็นปกติในการป้องกันการติดเชื้อจุลชีพอื่นๆ จึงเกิดภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่อง นอกจากนี้ยังพบว่ามีการลดลงของเซลล์ CD4 ชนิด quiescent naive (CD45RA+CD62L+) แต่มีการเพิ่มของเซลล์ CD4 ชนิด activated/memory effector (CD45RO+) และมีการลดลงของ T-cell receptor และการทำงานก็เสียด้วย

การทำลายเซลล์ CD4+ ที่ติดเชื้อมีสาเหตุจากการเกิด apoptosis ซึ่งเป็นผลของโปรตีนไวรัสสองชนิด คือ โปรตีน Env และ Vpr การสูญเสียหน้าที่ของเซลล์เมมเบรนจากการเกิด syncytial formation และจากการสะสมของโพรไวรัลดีเอ็นเอที่อยู่ในไซโตพลาสม รวมถึงการทำลายจากระบบภูมิคุ้มกัน ส่วนการทำลายของเซลล์ CD4+ ที่ไม่ติดเชื้อเอชไอวี มีสาเหตุจาก โปรตีน Env (gp120) ที่ลอยอยู่ในกระแสเลือดไปจับกับ โมเลกุล CD4+ ของเซลล์ที่ไม่ติดเชื้อ ทำให้ถูกทำลายโดย apoptosis จากเซลล์ CTL หรือการเกิด syncytia กับเซลล์ที่ติดเชื้อ

เชื้อเอชไอวีมีการกลายพันธุ์สูง เนื่องจากการทำงานของเอนไซม์ reverse transcriptase ของไวรัสที่เปลี่ยนยีโนมของไวรัสจากอาร์เอ็นเอ เป็น ดีเอ็นเอ ไม่มีการตรวจสอบ nucleotide base ที่ใส่เข้าไป ทำให้มีการผิดพลาดไป 1 เบส ต่อการ replication 1 ครั้ง ผลก็คือแอนติเจนของไวรัสที่นำเสนอต่อเซลล์ระบบภูมิคุ้มกันเปลี่ยนไปตลอดเวลา จนเซลล์ CTL ไม่สามารถทำลายเซลล์ติดเชื้อได้ทัน และที่สำคัญ คือ แอนติเจนตรงที่เป็น T-cell epitopes อาจเปลี่ยนไปจนไม่สามารถถูกนำเสนอร่วมกับโมเลกุล HLA หรือถูกเสนอร่วมกับ HLA แต่มีรูปร่างที่ผิดไป ทำให้ killer cells หรือเซลล์ CTL จดจำไม่ได้และไม่ทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อนั้น หรือแอนติเจนที่เปลี่ยนไปจนไม่เหมาะที่จะจับกับโมเลกุล receptor บนผิว T-cells ด้วยสาเหตุนี้จึงทำให้เซลล์ CTL ไม่สามารถควบคุมกำจัดเชื้อเอชไอวีได้ ซึ่งเหมือนกับไวรัสที่ก่อให้เกิดการติดเชื้อแบบ persisting ชนิดอื่น แต่กลไกต่างกัน เช่น Epstein Barr virus ใช้กลยุทธ์ไม่สร้างโปรตีนของไวรัสในเซลล์ที่ติดเชื้อ แอบแฝงอยู่ อย่างไรก็ตามการทำงานของเซลล์ CTL จะต้องถูกส่งเสริมด้วย Th-cells ซึ่งก็ถูกทำลายเป็นลำดับในระหว่างการติดเชื้อเอชไอวี จึงทำให้ การทำงานของเซลล์ CTL ก็ลดลงเป็นลำดับภายหลังการดำเนินการของโรคผ่านไป ในผู้ติดเชื้อบางราย โมเลกุล HLA อาจสามารถนำเสนอแอนติเจนในส่วนที่ไม่กลายพันธุ์ได้ (conserved region) ทำให้เชื้อเอชไอวีถูกควบคุมด้วย CTL ได้ดี จึงมีการดำเนินโรคแบบ non-progressor หรือ ไวรัสเองอาจเป็นชนิดที่กลายพันธุ์ไปไม่ได้มาก ก็จะทำให้ถูกกำจัดได้ง่าย ในภาวะที่ไม่มี killer cells ผู้ติดเชื้อเอชไอวีก็จะมีการดำเนินโรคเข้าสู่ระยะสุดท้ายเป็นเอดส์อย่างรวด เร็ว

ภูมิคุ้มกันที่สำคัญในการควบคุมกำจัดการติดเชื้อไวรัส คือ killer T cells ร่วมกับแอนติบอดีจำเพาะ การทำงานที่ล้มเหลวของ killer T cell ทำให้เกิดภาวะการติดเชื้อเอชไอวีแบบ persistent ดังนั้นการผลิตวัคซีนเอดส์ต้องมุ่งเน้นเรื่องการกระตุ้นภูมิคุ้มกันทั้งแบบ เซลล์และสารน้ำ (CMI และ HI) แอนติบอดีจำเพาะต่อเชื้อเอชไอวีอาจทำให้เชื้อเอชไอวีเข้าสู่เซลล์แมโครฟาจ ได้ง่ายด้วยวิธี opsonization ส่วนเซลล์ CTL ทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อเอชไอวี ดังนั้นหลังจากที่ได้รับเชื้อภูมิคุ้มกันจะควบคุมปริมาณของเชื้อเอชไอวีได้ ชั่วคราว เซลล์ที่ติดเชื้อจะถูกทำลายด้วยเซลล์ CTL และแอนติบอดีป้องกันเซลล์ใหม่ไม่ให้ติดเชื้อ แต่ก็มีเซลล์ใหม่ติดเชื้อที่เพิ่มขึ้นเป็นลำดับ

เอกสารประกอบการเรียบเรียง
1. Paul WE. Fundamental Immunology. Lippincott-Raven, 1999:1-19.
2. Abbas AK, Litchtman AH, Pober JS. Cellular and molecular immunology. W.B. Saunder Co., 1997:1-20.
3. McCune JM. The dynamic of CD4+ T cell depletion in HIV disease. Nature 2001;410:974-9.