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はじめに

人間の体には、体外から侵入した異物や危険物質から身を守るために、免疫システムが備わっています。異物には、細菌、ウイルス、真菌のような微生物や回虫などの寄生虫といったいわゆる病原体のほか、癌(がん)細胞、移植された臓器や組織(移植: はじめにを参照)などがあります。体内での免疫反応を引き起こす物質を抗原と呼びます。抗原は細菌、ウイルス、その他の微生物、癌細胞の、内部や表面に存在します。また花粉や食物の分子のように、そのものが抗原であることもあります。免疫反応が正常に働いていると、異物の抗原を見つけ出し、防御力を結集してそれを攻撃します。

免疫システムを理解するキーワード

  • 抗体(免疫グロブリン):
    Bリンパ球によってつくられ、特定の抗原と反応するタンパク質
  • 抗原:
    免疫反応を起こさせるすべての物質
  • 好塩基球:
    アレルギー反応に関与するヒスタミンという物質を放出し、好中球と好酸球を問題部位に引き寄せる物質をつくる白血球
  • 細胞:
    細胞質と核で構成され、細胞膜に囲まれた生体の最小単位
  • 走化性:
    化学物質によって細胞が引き寄せられるプロセス
  • 補体系:
    細菌や異物細胞を殺したり、マクロファージが異物細胞を確認し捕食しやすくしたり、マクロファージや好中球を問題部位に引きつけたり、抗体の有効性を高めるなど、さまざまな免疫機能をもつ一群のタンパク質
  • サイトカイン:
    免疫反応を調節する免疫システムの情報伝達物質
  • 樹状細胞:
    通常は組織内にあり、Tリンパ球が異物の抗原を認識するのを助ける白血球
  • 好酸球:
    細菌や異物細胞を捕食でき、寄生虫を動けなくして殺傷する能力があり、アレルギー反応にも関与し、癌細胞の破壊を助ける白血球の1種
  • ヘルパーT細胞:
    Bリンパ球が異物の抗原を認識し、抗体をつくるのを助ける白血球
  • 組織適合性:
    移植組織や臓器がレシピエントに受け入れられるか否かを決定するのに利用され、ヒト白血球抗原(主要組織適合抗原遺伝子複合体)によって決定される組織の適合性
  • ヒト白血球抗原(HLA):
    細胞の表面に存在し、個々の生体に特有なもので、自己を異物と区別させる一群の分子。主要組織適合抗原遺伝子複合体ともいう
  • 免疫反応:
    抗原への免疫システムの反応
  • 免疫グロブリン:
    抗体と同意語
  • インターロイキン:
    ある種の白血球から分泌され、他の白血球に影響を及ぼすサイトカインの1種
  • キラー(細胞傷害性)T細胞:
    異物細胞や異常細胞に結合し、それらを殺傷するリンパ球
  • 白血球:
    単球、好中球、好酸球、好塩基球、あるいはリンパ球などの血液細胞
  • リンパ球:
    Bリンパ球により抗体をつくったり、Tリンパ球により自他と区別したりするなど、特異免疫を司る白血球
  • マクロファージ:
    単球と呼ばれる白血球から分化し、細菌や他の異物細胞を捕食し、白血球が微生物や異物を認識するのを助ける大型細胞
  • 主要組織適合抗原遺伝子複合体(MHC):
    ヒト白血球抗原と同意語
  • 肥満細胞:
    組織内にあり、アレルギー反応に関与するヒスタミンやその他の物質を放出する細胞
  • 分子:
    固有の化学物質を形成するために化学的に結合した原子の集合体
  • NK(ナチュラルキラー)細胞:
    他のリンパ球と異なり、形成されると同時に微生物や癌細胞を殺す能力をもつリンパ球
  • 好中球:
    細菌や異物細胞を捕食し、殺す白血球
  • 食細胞:
    侵入してくる微生物、異物細胞やその断片を捕食して殺す細胞
  • 貪食作用:
    侵入してくる微生物、異物細胞やその断片を細胞が捕食するプロセス
  • 受容体:
    細胞の表面あるいは内部にある分子で、鍵と鍵穴のように、ぴったり合う分子とのみ結合する分子
  • サプレッサーT細胞:
    免疫反応を終わらせる働きをする白血球

免疫システムに異常が生じると、次のような現象が起きます。

  • 自分自身に対し免疫反応を引き起こしてしまう(自己免疫疾患)(自己免疫疾患を参照)。
  • 微生物などの侵入に対し適切な免疫反応を示すことができない(免疫不全疾患)(免疫不全疾患: はじめにを参照)。
  • 異物の抗原への正常な免疫反応が、自分の正常組織をも傷つけてしてしまう(アレルギー反応)(アレルギー反応: はじめにを参照)。

侵入した異物は、まず皮膚や角膜、呼吸器、消化器、泌尿器、生殖器などの表面を覆う粘膜などの機械的、物理的な防護壁(バリアー)で食い止められます。これらのバリアーが無傷であれば異物の多くは組織内に進入できません。しかし、ひどいやけどによる皮膚の損傷などを起こしてバリアーが傷ついている場合などは感染の危険性が高まります。ただ、これらのバリアーは、細菌を破壊する酵素を含んだ分泌物、たとえば涙や、消化管や腟(ちつ)の分泌物によって守られています。

次の防御線には白血球がかかわっています。白血球は血流にのって体内を巡り、組織に入りこんで微生物などの異物を見つけ出し、攻撃します。この防御機構は、2種類の反応で構成されています。1つは、非特異免疫(自然免疫)と呼ばれる反応で、数種の白血球が、それぞれ独自に反応を起こして異物を破壊します。もう1つは、特異免疫(獲得免疫)と呼ばれている反応で、白血球が協同して働き異物を破壊します。このとき、あるタイプの白血球は、異物を直接破壊するかわりに別の白血球に異物の存在を伝えて破壊させます。

非特異免疫と特異免疫とは、相互に作用し合い、影響を及ぼし合います。直接に連携する場合もあれば、防御活動における移動の段階で、免疫システム中の他の細胞を引き寄せたり活性化したりする物質を介して作用し合うこともあります。こうした物質には、免疫システムの情報伝達を担うサイトカイン、抗体、補体系を形成する補体タンパクなどがあります。これらの物質は細胞中ではなく、血液の液体成分である血漿のような体液に溶けこんでいます。

免疫システムが異物を破壊するためには、まず異物の存在を認識しなければなりません。つまり、免疫システムは自分と自分以外のもの(異物)を区別できなければなりません。免疫システムがこの区別をできるのは、すべての細胞の表面に標識となる分子があるからです。たとえば細菌は、その細菌独特の異物標識分子を表面にもっているので判別できます。人間の標識分子はヒト白血球抗原(HLA)または主要組織適合遺伝子複合体(MHC)と呼ばれます。HLA分子は、自分以外の人の体内で免疫反応を起こすので(常態では、自分の体の中では反応を起こさない)、抗原と呼ばれています。HLAの分子は1人ひとり固有なものです。表面に自分のものとは異なる分子をもっている細胞、たとえば細菌、移植組織の細胞、細菌によって侵された自分の細胞などは、異物として認識され、それを免疫システムは攻撃します。

アニメーション

Tリンパ球はどのように抗原を認識するか

Tリンパ球はどのように抗原を認識するか

白血球中のBリンパ球は、異物を直接認識します。しかし、Tリンパ球は、免疫システム中の別の細胞である抗原提示細胞の助けを必要とします。抗原提示細胞は、異物を細胞内に取りこみ断片に分割しTリンパ球が認識できる形で「提示」します。

Tリンパ球が抗原を認識するしくみ

Tリンパ球が抗原を認識するしくみ

Tリンパ球は、免疫による監視システムを構成する細胞で、異物(抗原)を探しながら、血流やリンパ系を通って体内を巡ります。しかし、Tリンパ球自身は、抗原提示細胞という別の白血球によって、その異物が一定の処理をされて、抗原として「提示」されない限り、認識できません。抗原提示細胞には、樹状細胞、マクロファージ、Bリンパ球があります。このうち、最も強力なのは、樹状細胞です。

  1. Tリンパ球単独では、体内を巡っている抗原を認識できません。
  2. 抗原は、抗原の処理ができる樹状細胞などの抗原提示細胞に取りこまれます。
  3. 抗原処理の過程で、抗原提示細胞はその酵素により、抗原を断片に分割します。
  4. 抗原断片は、抗原提示細胞の内部に組みこまれ、ヒト白血球抗原(HLA)分子によって拾われます。抗原断片をもったこの分子は、細胞の表面に運ばれます。
  5. Tリンパ球の表面にはT細胞受容体という特殊分子があり、ヒト白血球抗原分子と結合して提示された抗原断片を認識することができます。このようにして、T細胞受容体と、ヒト白血球抗原分子に提示されている抗原断片とは、鍵と鍵穴が合うようにぴったりと結合します。

免疫システムには、体内に分散している細胞のほかに、いくつかの器官があり、1次リンパ系器官と2次リンパ系器官とに分類されます。1次リンパ系器官としては胸腺と骨髄があり、ここで白血球がつくられます。胸腺では、白血球の1種であるTリンパ球がつくられ、異物の抗原を認識する一方で自身の抗原は無視するように訓練されます。このTリンパ球は、特異免疫としてきわめて重要なものです。骨髄では、好中球、単球、Bリンパ球などいくつかのタイプの白血球がつくられます。体を守る必要が生じたときは、白血球がこの骨髄でつくり出され、血流に入って必要とされる部位に送られます。

感染症から体を守るリンパ系

リンパ系は、胸腺、骨髄、脾臓、扁桃、肝臓、虫垂、小腸内のパイエル板とともに、免疫システムを構成する重要な部分です。

リンパ系は、リンパ節がリンパ管でつながったネットワークで、体内にリンパ液を運びます。リンパ液は、酸素、タンパク質、その他の栄養素を含んでおり、毛細管の薄い壁を通って組織の中へ浸透して組織に栄養分を与えます。リンパ液の一部は、リンパ管に入り、最後は血流に戻ります。また、リンパ液は、組織中の細菌などの外敵、癌細胞、死傷した細胞をリンパ管へ運びます。リンパ液にも多くの白血球が含まれています。

リンパ液によって運ばれた物質はかならずリンパ節を通過し、リンパ液が血流に戻る前に異物はそこで取り除かれ破壊されます。リンパ節には、白血球が集まっており、白血球同士あるいは抗原と反応し、異物に対して免疫反応を起こします。リンパ節は、リンパ球がきっちり詰まった組織が網状をなしています。有害な微生物はこの網状組織でろ過され、リンパ球や、それとともにリンパ節に存在するマクロファージによって攻撃されます。リンパ節は、首筋、わきの下、鼠径部(そけいぶ)のようなリンパ管の枝が分かれる部位に集まっています。

2次リンパ系器官には、脾臓(ひぞう)、リンパ節、扁桃、肝臓、虫垂、小腸内のパイエル板などがあります。これらの器官は、細菌や異物を捕えるとともに、免疫システムの成熟した細胞が集合して細胞同士や異物と相互に作用し、特定の免疫反応を行うための場所になっています。

一方、リンパ節は体内に巧みに配備され、リンパ管の広範囲なネットワークで相互につながり、免疫循環システムとして作用しています。このリンパ系は、微生物やその他の異物、癌細胞や死んだり傷ついた細胞などを組織からリンパ節に運び、さらに血流に運びこみます。リンパ節は癌細胞が最初に転移する部位の1つです。だから医師は、癌が転移しているかどうかを判断するためにまずリンパ節を調べます。転移していればリンパ節が腫れています。また、リンパ節は感染症によっても腫れます。感染に対する免疫反応がリンパ節内で生じるからです。

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