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この項目「免疫 (旧版)」は途中まで翻訳されたものです。（原文：en:immune_system）
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免疫（めんえき）とは、病原体などの非自己物質を認識し、排除する生体防衛機構のこと。精密かつダイナミックな情報伝達を用いて、細胞、組織、器官が複雑に連係している。稀に、免疫制御機構の異常から自己成分に対しても免疫が発動されることもあり、自己免疫疾患という。抗体による免疫応答が過敏に働き、逆に生体に不利益をもたらした場合を、アレルギーという。
走査型電子顕微鏡（SEM）による画像。Tリンパ球（右）、血小板（中央）、赤血球（左）フレデリック国立癌研究所
癌細胞を認識するマクロファージ。 癌細胞と融合し、細胞を殺す毒素を注入する。左下～中央の仮足を持つ不定形の細胞が癌細胞、それに付着する凸凹の球状細胞がマクロファージ。
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目次
- 1 免疫機構の概観
- 2 上皮障壁
- 3 自然免疫
- 3.1 体液障壁および化学障壁
- 3.2 自然免疫での細胞防御
- 4 特異的な獲得免疫
- 4.1 リンパ球
- 4.1.1 キラーT細胞 (Tc)
- 4.1.2 ヘルパーT細胞 (Th)
- 4.1.3 B細胞および抗体産生
- 5 免疫記憶
- 6 ヒトの免疫障害
- 6.1 免疫不全
- 6.2 自己免疫疾患
- 6.3 過敏症
- 7 免疫反応の応用
- 8 脚注
- 9 参考文献
- 10 関連項目
- 11 外部リンク
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免疫機構の概観
免疫とは、ヒトや動物などが持つ、体内に入り込んだ「自分とは異なる異物」（非自己）を排除する、生体の恒常性維持機構の一つである。一般に、薬物や化学物質などの排除には、肝臓の酵素による代謝が働くのに対し、免疫はそれよりも高分子であるタンパク質（ヘビ毒やハチ毒など）や、体内に侵入した病原体を排除するための機構として働くことが多い。特に病原体による感染から身を守るための感染防御機構として重要であり、単に「免疫」と呼ぶ場合には、この感染防御免疫のことを指す場合も多い。
免疫（感染防御免疫）は、体内に侵入するバクテリアやウイルスなどを妨害する障壁を創造、維持することで生体を防御する機構である。感染源がこの障壁を突破したとしても、自然免疫が感染源に対応する。自然免疫にはある特殊な細胞が備わっており、それらは侵入物が自己を再生産したり宿主に対し重大な被害をもたらす前に発見、排除する。 自然免疫を突破した感染源に対応するのは獲得免疫である。獲得免疫は一度感染源に接触することで発動し、発動後は感染源を発見し次第選別、強力に攻撃を仕掛けていく。 獲得免疫は抗体や補体などの血中タンパク質による体液性免疫の他に、リンパ球などの細胞による細胞性免疫によって担われている。リンパ球には分化成熟して免疫グロブリンを産生するB細胞のほかに、胸腺で分化成熟するT細胞などがある。その他、食作用によって抗原を取り込んで分解してT細胞に提示する樹状細胞なども免疫機能の発現に関与する。これらの細胞は骨髄で産生され、胸腺やリンパ節、脾臓などのリンパ系組織での相互作用をへて有効な機能を発揮するようになる。一般的に『免疫』と聞いて多くの人が思い浮かべるのはこの作用である。
免疫機構の構成要素
| 自然免疫 |
獲得免疫 |
| 非特異的な反応 |
感染源と抗体の特異的な反応 |
| 感染源との接触で即最大効果を発揮 |
接触から最大効果までは時間がかかる |
| 体液性で細胞が仲介する |
体液性で細胞が仲介する |
| 免疫記憶なし |
接触により免疫記憶を形成 |
| ほぼ全ての生物で見られる |
高度な脊椎動物でのみ見られる |
上皮障壁
細胞上皮（いわゆる皮膚だけでなく、粘膜や腸管などを含む）には生体を感染から守る障壁があり、機械的、化学的、生物学的に守っている。
皮膚は機械的な障壁であり、多くの場合、感染に対する防御の第一線を担う。皮膚は上皮、外層、真皮から構成され、ほとんどの感染因子を物理的に遮断する。また気管においては、咳やくしゃみの上昇気流によって繊毛が動き、生物やその他の刺激物を気道から排除している。唾液や涙、尿なども病原体の機械的な排除に寄与する。また、呼吸器や消化器から分泌される粘液は、微生物などをここで捕捉する事により、病原体が生体の奥深くに侵入する事を防いでいる。皮膚は、ケラチンを豊富に含む細胞がきっちり密に並んで構成されている。これが水を弾き、皮膚を弱酸性に保つため、皮膚はバクテリアの増殖を抑える化学的障壁としても働く。
唾液や涙、母乳などに含まれる酵素には抗菌作用がある。他にも、弱酸性の膣分泌液や、スペルミンや亜鉛を含む精液も化学的な障壁となる。分泌液としては胃液が極端な低pHを示すとともに消化酵素を含んでおり、病原体に対する強力な化学的防御となっている。
腸内では、共生している腸内細菌が生物学的障壁として機能する。養分と空間をめぐって病原体と競合的に増殖し、病原体が発症可能な個体数になる確率を減らすのである。細菌性の感染症に対してはしばしば抗生物質が用いられるが、これは病原体となる細菌と正常な腸内細菌の両方に無差別に作用する。その為、抗生物質の経口投与によって腸内細菌が減少し、（抗生物質が効かない）真菌の異常繁殖に伴う真菌症（酵母感染など）が引き起こされる場合がある。
自然免疫
微生物が上皮障壁を突破すると、自然免疫に関する白血球やリンパ球などの細胞や機構が動員されて宿主を守り、その際に通常は炎症反応が起きる。自然免疫の防御は非特異的であり、裏を返せば多くの感染源に対し有効な手段で選別、対応しているといえる。 注意したいのは、自然免疫では長期にわたる防御能は得られないことである。自然免疫は原始的な生命も持っており、植物、カビ、昆虫、原始的な多細胞生物などでは生体防御の主役を担う。かつては下等動物だけの原始的な免疫と思われていた。しかしToll様受容体、Nodタンパク質、RIG-I（病原微生物に対するセンサー）などの研究が20世紀末から進展し、自然免疫が高等動物にも存在するのみならず、獲得免疫が成立する前提として重要なメカニズムである（たとえばマクロファージや樹状細胞が病原体の存在により直接活性化される）ことが明らかとなった。
体液障壁および化学障壁
炎症
炎症の特徴は、発赤、疼痛、熱感、腫脹の四つである。サイトカインと呼ばれる特定の物質群によって起こり、いずれも感染に対する免疫機構の正常な反応である。損傷した細胞から遊離するサイトカインには、白血球同士での情報伝達に関与するインターロイキン、抗ウイルス作用を持つインターフェロン、マクロファージなどを呼び寄せるケモカイン、更に成長因子や細胞毒性因子なども含まれる。これらのサイトカインや他の化学物質によって感染拡大への防御能ができ、感染源の駆逐と損傷した組織の回復が促される。
補体
補体とは、抗体の機能を補助、あるいは補完するたんぱく質及び機構である。補体機構の最終産物C5b6789は別名細胞膜障害性複合体とも言い、感染した細胞や感染源の細胞膜を破壊することで、サイトリシスや溶菌を起こす。これを免疫溶菌現象、あるいは免疫溶菌反応といい、細菌への防御においては好中球の貪食と並び重要な機構である。 ヒトの補体機能に相当するものはある程度原始的な生物でも持ち合わせており、哺乳類に限らず、植物、魚類、無脊椎動物の一部にも見られる。
自然免疫での細胞防御
正常なヒトの血液を電子顕微鏡で見たもの。赤血球、リンパ球、単球、好中球、そして多数の小さな血小板が見える。
白血球は学術的にはロイコサイト leukocyte と言う。ロイコサイトは特定の器官や組織に結合しているのではなく、独立して動く単一の細胞からなる器官である。生まれ持ってのロイコサイトにはマスト細胞（肥満細胞）、好酸球、好塩基球、ナチュラルキラー細胞（NK細胞）、食細胞（マクロファージ、好中球、樹状細胞）などがあり、ロイコサイトは感染源を直接破壊するか貪食するなどして駆逐する。 自然免疫はまた、獲得免疫を促進する。マスト細胞は結合組織や粘膜に留まり感染防御や傷の回復、時にはアレルギーやアナフィラキシーにも関連する。 好塩基球と好酸球は好中球と関係があり、寄生虫防御で重要なケミカルメディエーターを分泌する。また、喘息などのアレルギーにも関与する。 ナチュラルキラー細胞は腫瘍細胞やウィルスに感染した細胞を非特異的に破壊する（ちなみにこれは炎症反応には含まない）。 食細胞は感染源や粒子を貪食、すなわち食うことによって排除する役割を担う。細胞内では感染源は酵素と酸によって加水分解される。食細胞は普段は体内を巡回して感染源を探しているが、サイトカインによって特定部位に集合することができる。 マクロファージは最も重要な食細胞であり、侵入した感染源を追って組織や細胞間スペースにも入れる。好中球は食細胞の中で最も数が多く、体内を巡るロイコサイトの内50~60%を占める。大抵の場合、感染の現場に最初に到着する。マクロファージ上や好中球上のレセプターにバクテリア分子が結合するとバクテリアの貪食や破壊が始まる。 樹状細胞は組織の中に存在する食細胞で、肌、鼻、肺、胃、腸など外部環境に関係する。ニューロンの樹状突起に形が似ていることからこう呼ばれるが、神経機能には関与してない。樹状細胞は抗体産生において、自然免疫と獲得免疫の橋渡しをしている。 自然免疫は感染の最初の段階で働くが、多くの感染源は自然免疫を回避するための戦略を発達させてきた。これに対抗して、自然免疫はしばしば特異的な獲得免疫を誘起する。
特異的な獲得免疫
獲得免疫では抗原提示を介して自己と非自己との選別が行われ、獲得免疫は抗原特異的である。この特異性によって、特定の感染源や感染した細胞を最大限排除し、各感染源を意味のある抗原として記憶（免疫記憶）することが可能となっている。同様の感染が同様の感染源によって起こった場合、記憶細胞は排除のため速やかに集合する。
リンパ球
獲得免疫に関与する細胞は、リンパ球と呼ばれるロイコサイトの一種である。B細胞とT細胞がその主なものであり、骨髄の造血幹細胞に由来する。B細胞は体液性免疫に関与し、T細胞は細胞性免疫に関与する。 B、T両細胞は各自の特定のターゲットを認識、反応するための細胞ごとに微妙に異なるレセプター分子を持っている。
T細胞が非自己を認識するには、感染源が小片まで分解されて特殊な自己レセプターである主要組織適合遺伝子複合体 (major histocompatibility complex; MHC) と共に提示されねばならない。T細胞にはキラーT細胞とヘルパーT細胞の二つの主要な分類があり、キラーＴ細胞はMHCクラスⅠに結合した抗原のみを認識し、ヘルパーT細胞はMHCクラスⅡに結合したもののみを認識する。
一方、B細胞の抗原特異的レセプターは全く異なる。それらはB細胞表面に結合した抗体分子であり、平常時でも抗原を認識する。B細胞上の抗体は、将来そのB細胞が産生する抗体のサンプルであるが多少の違いが存在する。
キラーT細胞 (Tc)
キラーT細胞は異物や異常な抗原を細胞表面に提示している細胞を直接攻撃する。
キラーＴ細胞（Tc細胞）は、ウィルスなどに感染したかもしくは機能不全に陥った細胞の細胞死を引き起こすＴ細胞である。不活化されていたTc細胞は、自身の持つT細胞受容体 (TCR) とペプチドが結合したMHCクラスⅠ分子とが強い相互作用を示すことで活性化する。MHC－ペプチド複合体はＴ細胞上の他の受容体によって認識、Ｔ細胞へ結合される。この新しいレセプターはCD8と呼ばれる。活性化したTc細胞は、感染した細胞や特定のMHCクラスⅠ－ペプチド複合体を持つ細胞を探して体中を移動する。そのような細胞を発見するとTc細胞はサイトカインを遊離し、標的細胞の細胞膜に穴を開けてイオンや水、炎症物質などを流入させて細胞破裂をもたらす。ウィルスに感染した細胞の場合、宿主細胞の死亡はウィルスの死亡をも意味する。Tc細胞の活性化は厳重に制御されており、一般的にはMHC－抗原複合体からの強力なシグナル、すなわちヘルパーT細胞からのシグナルを必要とする。
ヘルパーT細胞 (Th)
ヘルパーT細胞（Th細胞）は免疫反応を仲介し、獲得免疫の構築や最大限に活用する時に重要な役割を演じる。Th細胞には細胞を障害する能力はない。従って感染した細胞や感染源を直接排除することはできない。自分が直接攻撃しない代わりに、他の免疫細胞への指示を司ることで免疫反応を管理統制している。Th細胞はMHCクラスⅡ分子に結合した抗原を認識できるTCRを持っており、このMHCクラスⅡ－抗原複合体はTh細胞のCD4によって認識される。Th細胞が活性化されるとサイトカインが遊離し、多くの細胞を活性化する。Th細胞が要する活性化刺激はTc細胞のそれよりも弱く、Tc細胞や抗体を産生するB細胞の活性化を促進する。
B細胞および抗体産生
抗体は2つの重(H)鎖と2つの軽(L)鎖から構成される。可変部によって抗体は抗原を認識することが出来る。また、マクロファージは定常部に対する受容体を持っている。
[1]
B細胞が特異的な抗原を発見すると抗原を取り込み、分解する。分解された抗原の欠片を特異的なMHC分子上に提示し、その抗原と特異的に結合するT細胞を引き寄せ、そのT細胞がB細胞を活性化する。活性化されたB細胞は特異的な抗体を無数に生産、結合できる抗原を求めて血管やリンパ管の中を巡回する。抗体が抗原に結合することで、Tc細胞や補体に攻撃されやすくする。これをオプソニン化という。
免疫記憶
能動免疫
能動免疫 active immunity は、ワクチンなどの抗原を投与して誘導する免疫反応。
受動免疫
受動免疫 passive immunity は、抗体、キラーT細胞といった既存の作用物質を投与して起こす免疫反応。
免疫の獲得
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ヒトの免疫障害
免疫不全
ある種のウイルスに感染することによって免疫機能が破壊され、様々な感染症・合併症を引き起こす病気がいわゆるエイズ（AIDS、後天性免疫不全症候群）である。またこのウイルスをヒト免疫不全ウイルス (HIV) と呼ぶ。先天的に免疫機能が破綻しており、様々な感染症などを引き起こす病気はまとめて原発性免疫不全症候群と呼ばれる。
自己免疫疾患
「自己免疫疾患」を参照
過敏症
「アレルギー」を参照
免疫反応の応用
ワクチン接種や血清療法は、免疫機構の抗原抗体反応を利用したものである。抗体の実体は免疫グロブリンとよばれるタンパク質で、細菌などの抗原に特異的に結合して抗原の不活性化に働く。
脚注
- ^ “Understanding the Immune System: How it Works (PDF)”. National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID). 2007年1月1日閲覧。
参考文献
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関連項目
- エピトープ
- ハプテン
- アポトーシス
- 免疫不活性化剤
- モノクローナル抗体
- ポリクローナル抗体
- 免疫療法
- 抗原原罪
- ナチュラルキラー細胞
外部リンク
