COMPONENTS OF THE IMMUNE SYSTEM

免疫系は大きく分けて、自然免疫系／一般抵抗系と適応系の2つのサブシステムに分類されます。 8804>

自然免疫系または一般抵抗系は、継続的に機能している様々な保護手段を含み、病原体に対する第一線の防御を行う。 しかし、これらの反応は特定の病原体に対して特異的なものではない。 その代わり、自然免疫細胞は、すべての微生物に見られる保存された分子パターンに特異的である。 このため、自然免疫系が不用意に宿主細胞を認識し、攻撃してしまうことはない。 しかし、このため、同じ病原体に繰り返しさらされることで、自然免疫の反応が改善されることはない。 8804>

自然免疫系の防御は、多くの微生物や毒物の侵入を防ぐ無傷の皮膚や粘膜などの解剖学的バリアから始まる。 また、皮膚はpH3〜5の酸性環境にあり、微生物の繁殖を抑制している。 さらに、皮膚や粘膜に生息する正常な微生物（フローラ）は、栄養分や付着部位をめぐって他の微生物と競合している。

次に、自然免疫系には、平熱、発熱、胃酸、リゾチーム、インターフェロン、コレクチンといった生理的なバリアがある。 平熱はさまざまな微生物を抑制し、発熱はさらに多くの病原体を抑制する。 また、胃酸は摂取した微生物の除去に非常に有効である。 リゾチームは、涙や粘膜分泌物に含まれる加水分解酵素で、細菌の細胞壁のペプチドグリカン層を切断し、微生物を溶解させることができる。 インターフェロンは、ウイルスに感染した細胞が産生するタンパク質で、非感染細胞に結合し、抗ウイルス作用を発揮する。 コレクチンは、血清、肺分泌物、粘膜表面に存在するサーファクタントタンパク質である。 8804>

補体経路も自然免疫系の防御手段の一部である。 補体経路は3つある。 古典的経路は、IgM抗体や特定のIgG抗体サブクラスが微生物上の表面マーカー／抗原と結合したときに起動される。 代替経路は、補体タンパク質であるC3bが微生物表面に沈着することで活性化され、活性化のために抗体を必要としない。 第三の経路であるレクチン経路は、血漿中のマンノース結合レクチン（MBL）が微生物に付着することで活性化され、活性化のために抗体を必要としない。 これら3つの経路は共通の経路に合流し、標的細胞の膜に孔を形成することができる膜攻撃複合体の形成につながる。 補体経路はまた、粒子状抗原のオプソニン化（または感受性の増大）や局所的な炎症反応の引き金としても不可欠である

炎症反応は、自然免疫反応のもう一つの重要な部分である。 炎症反応は、感染性物質や抗原の侵入、あるいは何らかの物理的なダメージに対する体の反応である。 炎症反応は、免疫系の産物を感染や損傷部位に送り込み、発赤、発熱、疼痛、腫脹、機能低下などの主要な徴候を特徴とする。

解剖学的および生理学的メカニズムに加えて、自然免疫反応に貢献するパターン認識受容体（PRR）も存在する。 パターン認識受容体は、特定の病原体や抗原に特異的ではないが、抗原に対する迅速な反応を提供することができる。 PRRは細胞膜に結合しているため膜タンパク質に分類され、自然免疫系のすべての細胞膜に存在することが分かっています。 数百種類存在するが、PRRの遺伝子はすべて生殖細胞系列にコードされているため、分子構造のばらつきが少ない。 PRRの例としては、MBL、肺サーファクタントタンパク質、C反応性タンパク質、Toll-like receptor (TLR)、C-Type lectin、NOD、MXなどがある。 PRRは、サイトカイン放出の引き金となるPAMPs（pathogen associated molecular patterns）を認識する。 PAMPsの例としては、LPS（エンドトキシン）、ペプチドグリカン（細胞壁）、リポタンパク質（細菌のカプセル）、低メチル化DNA（細菌や寄生虫に見られるCpG）、二本鎖DNA（ウイルス）、フラジェリン（細菌の鞭毛）などが挙げられる。 これらの抗原は微生物細胞で産生され、ヒトの細胞では産生されない。 PRRによるPAMPsの認識は、補体の活性化、オプソニン化、サイトカインの放出、食細胞の活性化をもたらす。

最後に、単核食細胞および顆粒球細胞も自然免疫反応に重要で、自然免疫反応を適応免疫反応に結びつけるのに役立っている。 単核食細胞には、血液中を循環する単球と、組織中に存在するマクロファージがある。 単球とマクロファージは、抗原提示、貪食、サイトカイン産生、抗菌・細胞傷害活性において非常に重要である。

単球は成熟すると、約8時間血中を循環し、その後組織内を移動して特定の組織マクロファージや樹状細胞へ分化していく。 樹状細胞にはいくつかの種類があり、免疫機能の異なる側面に関与している。 多くの樹状細胞は、T-ヘルパー細胞に抗原を提示する際に重要である。 しかし、濾胞樹状細胞はリンパ濾胞にのみ存在し、リンパ節における抗原抗体複合体の結合に関与している。

顆粒球系細胞には好中球、好酸球、好塩基球/マスト細胞などがある。 好中球は非常に活発な食細胞であり、一般に炎症部位に最初に到達する。 好酸球もまた貪食細胞であるが、寄生虫に対する抵抗力においてより重要である。 自然免疫系は、適応免疫系からのさらなる援助なしに病原体を根絶することができるかもしれないし、自然免疫系が適応免疫系を刺激して病原体の根絶に関与するようになるかもしれない。 この反応は、自然免疫系の反応よりも時間がかかる。 しかし、適応免疫系は記憶を持っているので、連続して病原体にさらされるたびに、その特定の病原体に対してより迅速に反応するようになる。

適応免疫反応は、B細胞／抗体とT細胞からなる。 これらは、適応免疫系の2つの腕である。 B細胞と抗体は体液性免疫または抗体媒介性免疫を構成し、T細胞は細胞媒介性免疫を構成する。 ちなみに、ナチュラルキラー細胞もB細胞やT細胞と同じリンパ球系であるが、ナチュラルキラー細胞は自然免疫反応にのみ関与する。

適応免疫系の第一部門は液性免疫で、細胞外の病原体や毒素に対して機能する。 B細胞は骨髄で産生され、リンパ節に移動する。 リンパ節では、ナイーブなB細胞が成熟を続け、特定のリンパ節に捕捉された病原体にさらされる。 T細胞とは異なり、B細胞は抗原をそのまま認識することができる。つまり、B細胞は抗原提示細胞によって抗原が処理され、Tヘルパー細胞によって提示されることを必要とせずに、抗原を認識することができるのである。 このような抗原は、B細胞を活性化するためにT細胞の活性化が必要ないことから、T非依存性抗原と呼ばれている。 これらのT非依存性抗原の例としては、リポポリサッカライド、デキストラン、細菌性高分子フラジェリンなどがある。 これらの抗原は、典型的には抗原決定基を繰り返す大きな高分子分子である。 これらの抗原もまた、多数のB細胞の活性化を誘導することができる。しかし、免疫応答はT-ヘルパー細胞の活性化よりも弱く、記憶の誘導も弱くなる。 一方、T-ヘルパー細胞の活性化を伴うB細胞の活性化は、より優れた免疫反応と、より効果的な記憶をもたらす。 この長期的で効果的な免疫反応こそが、免疫の目標とする反応である。 B細胞は、B細胞受容体上のFab領域に抗原が結合し、Tヘルパー細胞から放出されるサイトカインによる二次的なシグナルを受けて、Fab領域で体細胞超変異を始め、Fab領域と抗原との対応関係がさらに増大する。 8804>

このように刺激されたB細胞から、特定の抗原に対する特異性を持つB細胞のクローンが生まれる。 これらの細胞は、抗体を産生する形質細胞や記憶細胞となり、リンパ節にとどまってその特定の抗原に対する新しい免疫反応を刺激することがある。 これは、免疫系が最初に特定の抗原にさらされたときの一次免疫応答で起こる。

このクローン選択と拡大のプロセスは、数日かけて行われ、主にIgMの産生に関与する。 免疫反応が進行すると、活性化された形質細胞は、特定の抗原に特異的なIgGの産生を開始します。 IgMは最初に産生される抗体であり、より大きな抗体であるが、IgGはより優れた中和抗体である。 IgGはより効果的に抗原に結合し、オプソニン化を助ける。

注釈として、他の抗体も形質細胞により産生されることがある。 これらの抗体には、IgD、IgA、IgEがある。 IgDは主に成熟B細胞の表面に結合した受容体として存在する。 一方、IgAは粘液、唾液、涙、母乳などの分泌物に含まれる抗体であり、IgEはアレルギー反応や寄生虫感染に関与する抗体である。 しかし、ワクチンで最も重要な抗体はIgGである。

一次免疫反応によって作られた記憶細胞により、抗原に再びさらされると、より迅速で効果的な二次免疫反応が起こる。 この二次免疫反応では、反応が早く、大きく、主にIgGで構成される。

適応免疫のもう一つの部門である細胞媒介免疫については、主に細胞内病原体に対して機能する。 T細胞は胸腺で成熟した後、血流に放出される。

CD4細胞またはT-ヘルパー細胞は、CD4共受容体を持ち、主要組織適合性複合体（MHC）IIタンパク質のみを認識する。 MHC IIタンパク質はすべての免疫細胞に存在し、免疫細胞のマーカーとして機能します。

CD4細胞は抗体媒介免疫とB細胞の細胞外病原体の制御を助ける上で不可欠な細胞であります。 CD4細胞には、Th1とTh2という2つのサブセットが存在する。

CD8細胞またはT細胞は、CD8共受容体を持ち、主要組織適合性複合体（MHC）Iタンパク質のみを認識する。 MHC Iタンパク質は成熟赤血球を除くすべての有核体細胞に存在し、体細胞の目印として働いている。 CD8細胞は、細胞媒介性免疫と細胞内病原体の制御を助けるのに必須である。

B細胞とは異なり、T細胞は抗原提示細胞によって処理・提示された抗原のみを認識することが可能である。

最初のタイプの抗原処理は、細胞内抗原をMHC Iタンパク質とともに抗原処理細胞の表面に付着させるものである。 これはウイルス抗原や腫瘍細胞で起こる。

もう一つのタイプの抗原処理は、細胞外抗原をMHC IIタンパク質とともに抗原提示細胞の表面に付着させることである。 これは細菌や寄生虫の抗原で起こる。

T細胞は抗原提示細胞によって活性化されると、それがCD4細胞かCD8細胞かに応じて機能を実行し始める。 B細胞と同様に、活性化されたT細胞もクローン拡大を行い、現在の感染に対するエフェクターT細胞と、将来この抗原に感染したときのためのメモリーT細胞を追加で産生する

。