免疫学 Immunology の概要

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2018/09/15 更新

  1. 概要: 免疫とは
  2. 自然免疫系
  3. 獲得免疫系
  4. 免疫に関わる細胞

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概要: 免疫とは

免疫とは、病原菌やウイルスなどから我々の体を守る仕組みであり、自然免疫系 innate immune system と 獲得免疫系 adaptive immune system に大別される (1)。

免疫系がうまく機能するために問題となるポイントは、以下の 2 点である。

  1. 病原菌に成りうる物質は非常に多様である。どうやって、それぞれに対応した応答システム (受容体) を作ればよいのか?
  2. どうやって「自己」と病原菌を区別すればよいのか? - これがうまくいかないと、自己免疫疾患となる。

自然免疫系

自然免疫系 innate immune system の主役は Toll-like receptor (TLR) である。

TLR は 1 回膜貫通型の受容体である。細胞外に右図のようなロイシン leucine に富んだ leucine-rich repeat があり、ここで病原菌に結合する (1)。

哺乳類はいくつかの TLR をもっており、それぞれが典型的な病原菌の成分に対応している。主要な TLR とその対象を表にまとめた。

TLR1

TLR4

グラム陰性菌の細胞壁に存在する糖である lipopolysaccharide (LPS) に結合する (1)。

魚類は全般に LPS に対する免疫応答が弱い。種によって TLR4 がなかったり、TLR4 の下流のシグナルが弱かったりするらしい。


一般に、TLR が認識するパターンを pathogen-associated molecular pattern (PAMP) という (1)。

Leucine-rich repeat は、PAMP を巻き込むような特殊な構造をとっている。

TLR3 の Leu-rich repeat (2)


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獲得免疫系

獲得免疫系 adaptive immune system は、さらに 2 つに分類される。

体液性免疫 humoral immune response では、抗体が病原菌などに結合する (1)。抗体は 形質細胞 plasma cells から分泌される。この形質細胞は、B 細胞(B lymphocytes) が分化したものである。

細胞性免疫 cellular immune system では、キラー T 細胞 (cytotoxic T lymphocytes) が体内に侵入した病原菌などを攻撃する (1)。


免疫に関わる細胞

用語が難しいので、しっかり整理しておこう。大きな定義のものから順に述べる。成熟する組織、細胞表面のタンパク質などが分類に使われている。用語の上下関係は複雑である。

  • 赤血球
  • 白血球
    • 単球、好中球など
    • リンパ球
      • B 細胞
      • T 細胞
        • Naive T cell
        • Effector T cell
          • Helper T cell
          • Cytotoxic (killer) T cell
          • Suppressor T cell など

白血球
White blood cell
Leucocyte

A colorless cell with a nucleus, found in blood and lymph (3).

上記の Oxfird dictionary (3) の定義にある通り、「白血球」は単一の細胞ではなく、様々な細胞の総称である。基本的に免疫応答に関係する。

以下のように分類される。細胞質に顆粒があるかどうかがポイントの一つである。

細胞質に顆粒がない白血球

  • リンパ球 lymphocytes
  • 単球 monocytes

細胞質に顆粒のある白血球

  • 好塩基球 basophils
  • 好酸球 eosinophils
  • 好中球 neutrophils
リンパ球
Lymphocyte

白血球の一種で、大きな核と少ない細胞質をもつ (3)。リンパ節 lymph node で作られ、白血球の約 1/4 を占める。B lymphocytes および T lymphocytes から成る。

T 細胞
T lymphocyte

Any of a population of lymphocytes that are the principal agents of cell-mediated immunity. T cells are derived from the bone marrow but migrate to the thymus to mature (3).

T は胸腺 thymus であり、胸腺で成熟するリンパ球を T 細胞という (3)。細胞性免疫に関わるT cell と T lymphocyte は同じ意味。T 細胞は、表面に T cell receptor をもっている。

Naive T lymphocyte
Naive T cell

胸腺で成熟した T 細胞は、リンパと血液内を循環する。この状態の T 細胞を naive T cell という (1)。

Naive T cell はやがて抗原提示細胞 antigen-presenting cell (APC) に出会って活性化され effector T cell となる (3)。Effector T cell は「実際に働ける T 細胞」の意味であり、さらに表面抗原によって分類される。

キラー T 細胞
Killer T cell
Cytotoxic T cell

キラー T 細胞は、CD8 抗原で特徴付けられる T cell である (3)。

MHC class I protein と結合した抗原を認識する。この抗原はウイルスに感染した細胞の表面に存在する。Cytolytic protein を放出し、そのような細胞を破壊する。

ヘルパー T 細胞
Helper T lymphocyte
Helper T cell

ヘルパー T 細胞は、細胞表面に CD4 抗原をもっている T 細胞で、B 細胞およびキラー T 細胞の分化を促進する機能がある (1)。ゆえに体液性免疫と細胞性免疫の両方に必要な細胞である。

後天性免疫不全症候群 AIDS の原因である HIV はヘルパー T 細胞を殺してしまうため、免疫力が極端に低下することになる。

サプレッサー T 細胞
Suppressor T cell

サプレッサー T 細胞は、免疫反応を抑制して終了に導く T 細胞である。


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References

  1. Amazon link: ストライヤー生化学: 使っているのは英語の 6 版ですが、日本語の 7 版を紹介しています。参考書のページ にレビューがあります。
  2. CC BY-SA 3.0, Link
  3. Amazon link: Hine (2015). Oxford Dictionary of Biology.
  4. By Fred the OysteriThe source code of this SVG is valid.このベクターイメージAdobe Illustratorで作成されました. - The Immune System (pdf), パブリック・ドメイン, Link