NK細胞や樹状細胞にインターフェロンγを産生させるサイトカインを分泌
出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』「2015/12/05 12:18:57」(JST)
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マクロファージ(Macrophage, MΦ)は白血球の1種。生体内をアメーバ様運動する遊走性[1]の食細胞で、死んだ細胞やその破片、体内に生じた変性物質や侵入した細菌などの異物を捕食して消化し、清掃屋の役割を果たす[1]。とくに、外傷や炎症の際に活発である[1]。また抗原提示細胞でもある。免疫系の一部を担い、免疫機能の中心的役割を担っている。 名称は、ミクロファージ(小食細胞)に対する対語(マクロ⇔ミクロ)として命名されたが、ミクロファージは後に様々な機能を持つリンパ球などとして再分類され、名称が死語化した。大食細胞、大食胞、組織球ともいう[1]。
貪食細胞は、狭義にはマクロファージを意味する[1]が、広義には食細胞を意味する[2]。
マクロファージは血液中の白血球の5%を占める単球(単核白血球)から分化する。造血幹細胞から分化した単球は骨髄で成熟し、血流に入ると炎症の化学仲介に関わる。単球は約2日間血中に滞在した後、血管壁を通り抜けて組織内に入りマクロファージになる。組織に入ると、マクロファージは細胞内にリソソームを初めとした顆粒を増やし、消化酵素を蓄積する。マクロファージは分裂によっても増殖することができ、寿命は数ヶ月である。
進化上ではかなり早い段階から存在し、脊椎動物・無脊椎動物を問わずほぼ全ての動物に存在している。B細胞等他の白血球はマクロファージから進化しており、血管や心臓を構成する細胞とも起源は同じである。
マクロファージが細菌、ウイルス、死んだ細胞等の異物を取り込むことを食作用と呼ぶ。これがマクロファージの主要な機能である。この食作用の主な役割は病原体への対処と、細胞死の残骸の処理である。炎症の初期は好中球がになうが、後期になるとマクロファージが集まり死んだ細胞や細菌を食作用により処理する。
マクロファージが貪食した異物は小胞(食胞、Phagosome)の形で取り込まれる。細胞内で小胞はリソソームと融合し、リソソーム中に存在する様々な加水分解酵素の作用により分解される。
マクロファージは抗原を摂取すると、各種のサイトカインを放出し、特定のT細胞を活性化させる。マクロファージは、食作用によって取り込み、分解した異物をいくつかの断片にし、もともと細胞内に持っていたMHCクラスII分子(MHC-II)と結合させ、細胞表面に表出させる。これをマクロファージによる抗原提示と呼ぶ。
マクロファージによる抗原提示のシグナルは、T細胞のなかでもヘルパーT細胞と呼ばれるリンパ球に伝達される。ヘルパーT細胞の表面には、CD4というヘルパーT細胞特有の表面タンパク質と、T細胞受容体(TCR, T-cell receptor)と呼ばれる受容体タンパク質が存在しており、それぞれがマクロファージのMHC-IIと、マクロファージによって提示された抗原と結合することによって、ヘルパーT細胞が活性化される。T細胞受容体の構造は、そのヘルパーT細胞ごとに異なっており、マクロファージによって提示された抗原断片とぴったり合う受容体を持つヘルパーT細胞だけが活性化される。
活性化したヘルパーT細胞は、インターロイキンやリンフォカイン等のサイトカインを生産することでマクロファージを活性化するとともに、自分が認識するものと同じ抗原を認識するB細胞を活性化させる。活性化したB細胞は形質細胞に分化して増殖し、抗原に対応する抗体を作成し、放出する。抗体は抗原に特異的に結合し抗体-抗原複合体を作る。マクロファージはこの抗体-抗原複合体に引きつけられ、そしてこの複合体を貪食する。抗体の結合した細菌やウイルスはマクロファージにとって非常に能率よく食すことができるものとなる。この際T細胞はリンフォカインを放出するなどしてマクロファージを活性化したり、B細胞の増殖、分化を助ける。
マクロファージはT細胞の生産するサイトカインを受け取ることにより活性化する。サイトカインとは抗原と接触したT細胞及び一部の他の白血球が生産する物質のことで、主な標的はマクロファージである。サイトカインは様々なタンパク質より成り、大食細胞起動要素(maf)、大食細胞遊走阻止因子 (mmif)、免疫複合物、c3b、様々なペプチド、多糖類、免疫補助等が存在する。
ある種のサイトカインは単球の成熟を促進し、マクロファージを増殖させ食作用を活性化する、またあるものはマクロファージを集め抗原を攻撃させる。これらの働きにより炎症反応が強くなる。
マクロファージの活性化の分類は、現在少なくとも2種類存在することが知られている。 LPSとIFN-gによる古典的活性化(M1)とIL-4やIL-13による選択的活性化(M2)である。 しかし、より最近の分類では古典的活性化マクロファージ、創傷治癒マクロファージ、制御性マクロファージの3つあるいはその中間的な活性化状態が存在すると考えられており、マクロファージの活性化の多様性が議論されている(Nat rev immunol 2008 Vol.8 958-969)。
マクロファージは食作用以外にも色々な機能があり、マクロファージの一種である破骨細胞は、酸や加水分解酵素を分泌し骨を分解する。脳に存在する小膠細胞にも様々な働きがある。
皮膚に存在する組織球(表皮内大食細胞)や肝臓のクッパー(クッペル)星細胞、肺胞に存在する塵埃細胞(肺胞大食細胞)もマクロファージの一種である。
マクロファージは、動物が病原体による感染から身を守る感染防御の機構において、その初期段階での殺菌を行うとともに、抗原提示によって抗体の産生を行うための最初のシグナルとして働くなど、重要な恒常性維持機構の一角を担っている。
その一方で、過剰な活性化などのマクロファージ機能の異常は、免疫システムの多くの病気に関わっている。例えば、炎症壊死を起こした組織を覆い、肉芽腫を形成する。また、アテローム性動脈硬化が進行する上でも重要である。マクロファージの役割の1つとして、血管壁にたまった変性コレステロールの処理があるが、変性コレステロールが処理しきれないほど多く存在する場合、血管壁の下に潜りこんだまま泡沫化しその場に沈着する。これがアテローム性動脈硬化の原因である。
また一部の病原細菌やウイルスには、マクロファージによって貪食されても、その食作用を回避する機能を獲得しているものがある。細菌としては、リステリア、赤痢菌、チフス菌、レジオネラ、結核菌などがその代表である。またウイルスでは、エイズの病原体であるヒト免疫不全ウイルス (HIV) が、ヘルパーT細胞とマクロファージに感染する。マクロファージによる殺菌を免れた病原体は、その細胞内部に感染(細胞内感染)する。マクロファージ自体は強い殺菌作用を持っているが、その内部には抗体やその他の免疫による攻撃が到達しないため、病原体が感染したマクロファージは却って病原体を保存したり、全身に運んだりすることで、その病原性の発揮に関与する。例えば、チフス菌は腸管に侵入した後、腸間膜リンパ節のマクロファージに感染して血流に入り込んで、全身性の感染(菌血症)を起こす。また結核菌やHIVでは、マクロファージ内に感染した病原体は長期に亘って潜伏感染し、感染後、長時間が経過してから重篤な病状が現れる。
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MHC class I | *MHC class II | |
MHC発現組織 | 全ての有核細胞(×赤血球) | CD4陽性T細胞 |
CD8陽性T細胞 | ||
抗原提示細胞(マクロファージ、樹状細胞、 | ||
抗原認識するリンパ球 | Tc細胞 | Th細胞 |
ドメイン構造 | α鎖(α1,2,3を持つ分子)とβ2-microgloblin | α鎖(α1,α2を持つ分子)とβ鎖(β1,β2を持つ分子) |
遺伝子座 | HLA-A,B,C, | HLA-DP,DQ,DR |
提示されるペプチド | 内在抗原 | 外来抗原 |
抗原ペプチドの長さ | 9残基 | 12-30残基 |
抗原ペプチドとMHCとの相互作用部位 | 2残基 | 3(免疫学授業プリント)
4(IMM.131) |
MHC class I | MHC class II | ||
リンパ組織 | T細胞 | +++ | + |
B細胞 | +++ | +++ | |
マクロファージ | +++ | ++ | |
樹状細胞 | +++ | +++ | |
胸腺上皮細胞 | + | +++ | |
有核細胞 | 好中球 | +++ | - |
肝細胞 | + | - | |
腎臓 | + | - | |
脳 | + | - | |
無核細胞 | 赤血球 | - | - |
主要組織適合遺伝子複合体 移植抗原として発見された抗原系 応答免疫(抗原提示)に関与する ヒト(HLA complex) human leucocyte antigen HLA ドメイン構造 クラスI A B C クラスII DP DQ DR 多型性がある 12種類のHLAを発現(父由来、母由来) マウス(H2 complex) Histcompatibility-2 ドメイン構造 クラスI K D クラスII A E MHCの歴史 G.Snell マウスH2が移植の正否を左右する J.Dausset HLAが抗原 B.Benaceraf MHC遺伝子を明らかにし、MHCが免疫応答に関与していることを証明
クラスI H鎖 β2-microglobulin クラスII α鎖 β鎖 細胞外領域 膜貫通領域 細胞内領域 ドメイン Igスーパーファミリー クリスタログラフィー crystallography
抗原処理 抗原提示 クラスI (proteasome TAP) クラスI抗原提示(内在性抗原) ①ほとんどの細胞が提示 ただし赤血球には発現していない ②細胞内:内在抗原をプロテアソーム(LMP複合体)が分子切断→ERに移動 ③ERI TAPトランスポーターによりER内に移動 クラスI+ペプチド複合体形成 ④細胞表面に移動 ⑤Tc(CD8+ T細胞)細胞が認識:標的細胞を障害 クラスII (Ii=invariant chain, HLA-DM) クラスII抗原提示(外来抗原) ①抗原提示細胞:貪食、飲食による取り込み ②ファゴリソゾーム:ペプチドに分解 ③小胞体(ER):(MHC class II + Ii鎖)複合 ④ファゴリソゾーム:HLA-DMがIi鎖を解離 ペプチドを提示→(MHC class II + ペプチド)複合体 ⑤細胞表面に移動 ⑥Th(CD4+T)細胞が認識
最近、E,F,Gが発見された→E,FはT細胞、Gは胎盤トロホブラストが発現(妊娠免疫に重要)
サイトカイン:TNPet,C, 酵素:21-hydroxylase クラス(領域 亜領域) 遺伝的多塑性 polymorphism 対立遺伝子頻度
-MHC
I型アレルギー | II型アレルギー | III型アレルギー | IV型アレルギー | V型アレルギー | |||
免疫反応の主体 | IgE | IgM, IgG | 免疫複合体 | Th1細胞 | Th2細胞 | Tc細胞 | IgG |
抗原 | 水溶性抗原 | 細胞や マトリックスに 結合している抗原 |
水溶性抗原 | 水溶性抗原 | 水溶性抗原 | 細胞関連の抗原 | 細胞表面レセプター |
エフェクター機構 | 肥満細胞の活性化 | 補体 (CDC)|NK細胞、好中球 (ADCC) | 補体、好中球 | マクロファージの活性化 | IgE産生、好酸球と肥満細胞活性化 | 細胞障害 | 抗体の結合 |
アレルギー疾患の例 | 気管支喘息 アレルギー性鼻炎 花粉症 喘息 蕁麻疹 アトピー性皮膚炎 ラテックスアレルギー |
ABO不適合輸血 新生児溶血性貧血 グッドパスチャー症候群 自己免疫性溶血貧血 AIHA 特発性血小板減少性紫斑病 ITP 橋本病 超急性移植片拒絶反応 |
アルツス反応 アニサキス症 トリ飼い病 農夫肺 血清病 急性糸球体腎炎 ループス腎炎(SLE) 関節リウマチ 過敏性肺臓炎 アレルギー性気管支肺アスペルギルス症 |
接触性皮膚炎 ツベルクリン反応 慢性肉芽腫症 |
慢性喘息 慢性アレルギー鼻炎 |
移植片拒絶 | 慢性蕁麻疹 バセドー病 重症筋無力症 |
検査方法 | RAST法 RIST法 皮内反応 プリックテスト スクラッチテスト 負荷試験 |
免疫組織染色 凝集反応(完全抗体) 凝集反応(不完全抗体, クームステスト) |
皮内反応 |
産生細胞 | 種類 | 誘発因子 | 作用 | ||
I型インターフェロン | IFN-α | 好中球、マクロファージなど | 14種類以上 | ウイルス、細菌内毒素 | 抗ウイルス効果、抗腫瘍効果 |
IFN-β | 線維芽細胞、上皮細胞など | 1種類 | ウイルス、2本鎖RNA | 抗ウイルス効果、抗腫瘍効果 | |
II型インターフェロン | IFN-γ | T細胞、NK細胞など | 1種類 | 抗原刺激、サイトカイン | 免疫細胞の活性化、免疫系の制御 |
発熱 | ほぼ必発 |
甲状腺機能異常 | 約10% |
間質性肺炎 | 非常に稀 |
精神症状 | 約10% |
白血球減少 | ほぼ必発 |
血小板減少 | ほぼ必発 |
蛋白尿 | 約10% |
糖尿病 | 0.1-5% |
口腔内病変 | 約20% |
脱毛 | 約5% |
眼底出血 | 約20% |
Th0からの分化誘導 | 機能 | |
Th1 | IL-12 | 細胞性免疫、液性免疫 |
Th2 | IL-4 | 液性免疫 |
分化誘導 | サイトカイン | |
Th1細胞 | IL-12 | IL-2,IFN-γ、TNF-β |
Th2細胞 | IL-4 | IL-4,IL-5,IL-6,IL-10,IL-13 |
機能 | Th1 | Th2 | |
サイトカインの産生 | INF-γ | + | - |
IL-2 | + | - | |
IL-3 | + | - | |
IL-4 | - | + | |
IL-5 | - | + | |
IL-6 | - | + | |
B細胞のヘルパー機能 | IgM,IgG,IgA | ± | ++ |
IgE | - | + | |
遅延性過敏反応発現能 | + | - | |
感染防御免疫反応能 | + | - |
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