【獣医師国家試験】免疫〈免疫の構造と機能〉

本記事は、獣医師国家試験の出題基準を一から解説しようとする一大プロジェクトの「免疫」編です。

免疫器官

免疫器官に関しては、こちらに記述しています。

抗原提示細胞（APC）

「抗原提示細胞（APC）」はさまざまな組織に分布して、異物を「貪食」して殺菌するだけでなく、取り込んだ異物の一部を「抗原ペプチド」としてリンパ球（Ｔ細胞）に対し「抗原提示」する役割があります。

代表的な「抗原提示細胞」である「マクロファージ」は比較的「貪食」作用に優れ「自然免疫」で中心的な役割を果たし、「樹状細胞」は「抗原提示」のプロフェッショナルです。

リンパ球である「Ｂ細胞」は抗原提示能も持ち合わせていて、表面にある「膜型免疫グロブリン（BCR）」と特異的に結合した異物を取り込んで（貪食ではない！）、同じようにリンパ球（Ｔ細胞）に対し「抗原提示」を行います。

抗原 認識

「APC（Ｂ細胞は除く）」は
「パターン認識 受容体（ PRRs ）」によって、病原体だけがもつ「病原体 関連 分子パターン（PAMPs）」を認識します。

「APC」による抗原の認識は”非”特異的で、
「TLR」は細胞外の抗原を、「NLR」「RLR」は細胞内の PAMPs を認識します。

「Ｂ細胞」は他のAPCとは異なり、
「PRRs」ではなく「膜型免疫グロブリン（BCR）」を介して、抗原を特異的に認識しています。

抗原 提示

すべての抗原提示細胞は「MHC」分子を介して、リンパ球に対して「抗原提示」を行います。

「MHC」分子には「MHC classⅠ」と「MHC classⅡ」の２種類が存在しており、ほとんどの「抗原ペプチド」は「MHC　classⅡ」を介して提示されます。

「MHC classⅠ」は「ウイルス抗原」を提示してウイルスに対する細胞性の免疫反応を引き起こし、また「自己 ペプチド」を提示して正常な細胞であることをアピールして免疫反応から守られています。

リンパ球

「リンパ球」はリンパ節に存在し、特異的な抗原認識によって活性化され「獲得免疫」に関与しています。リンパ球は「Ｔ細胞」「Ｂ細胞」「ＮＫ細胞」の３つに分けられます。

Ｔ細胞

「Ｔ細胞」は APC からの抗原提示により活性化して、

「CD４⁺Ｔ細胞」の場合は「ヘルパーＴ細胞（Ｔh 細胞)」に分化、
「CD８⁺Ｔ細胞」の場合は「細胞障害性Ｔ細胞（CTL）」に分化します。

「ヘルパーＴ細胞（Ｔh 細胞)」は「Ｔh１」「Ｔh２」「Ｔh17」「制御性Ｔh 細胞」のいずれか１種類に分化し、さまざまな免疫応答を調節しています。

例えば、「Ｔh１」は末梢へ移動して「INF – γ」を分泌し、「マクロファージ」を活性化させ「自然免疫」を増強させます。

また「Ｔh２」であれば「Ｂ細胞」の抗原提示に対して特異的に結合し、「サイトカイン」を放出します。その「サイトカイン」によってＢ細胞は活性化し抗体産生のため動き始めます。

活性化Ｔ細胞	役割
Ｔh１	末梢で自然免疫を増強
Ｔh２	リンパ節でＢ細胞を活性化
Ｔh17	炎症の亢進
制御性Ｔh	免疫反応を抑制・制御

「細胞障害性Ｔ細胞（CTL）」は少し特殊で、感染細胞をターゲットに自らが直接攻撃します。

Ｂ細胞

「Ｂ細胞」は活性化して「形質細胞」に分化し、
「獲得免疫」において必要不可欠な「免疫グロブリン」を産生します。

「Ｂ細胞」は自身で活性化されるわけではなく、①抗原認識 や ②自身が抗原提示した「抗原ペプチド」が「Ｔh２」に認識されて放出される「サイトカイン」によって 活性化されます。

このような過程によって「抗原ペプチド」と特異的に結合できる「Ｂ細胞」だけが活性化され、その「抗原ペプチド」をターゲットにした「抗体」が産生されます。

遺伝子再編成

「膜型免疫グロブリン（BCR）」はタンパク質なので、対象の遺伝子から転写・翻訳されて「Ｈ鎖」→「Ｌ鎖」の順番で別々に作られます。それぞれが作られる過程で「Ｖ領域」が以下に示す方法で編集され、BCRの多様性につながっています。

「Ｖ領域」を構成する遺伝子には、上流から複数の遺伝子群（Ｖ・Ｄ・Ｊ）が存在しており、各遺伝子郡から１つずつ機能的な遺伝子がピックアップされて「Ｖ領域」をコードするエキソンが作られます。この過程を「遺伝子 再編集」といいます。

「Ｈ鎖」だけでなく「Ｌ鎖」も同様の遺伝子再編集が行われて、１つの免疫グロブリンが作られます。

このようにして、様々な抗原に反応できるＢ細胞レパートリーが作られます。

クラススイッチ

はじめは、分泌型の「IgＭ「が産生されますが、しだいに「IgＡ」「IgＥ」「IgＧ」など他のクラスの抗体が産生されるようになります。これ現象を「クラススイッチ」といいます。

「Ｂ細胞」側の「CD40」と、
「Ｔ細胞」側の「CD40Ｌ」が結合して初めて、サイトカインが放出されます。

「クラススイッチ」と同時に、「体細胞 高頻度 突然変異」も生じ免疫グロブリンのＶ領域の遺伝子に変異が生じ、より特異性の高い抗体が産生されます。

NＫ細胞

「ＮＫ細胞」の役割は大きく分けて以下の２つになります。

① マクロファージを活性化すること。
① 非特異的に感染細胞を破壊すること。

「ＮＫ細胞」はリンパ球でありながら抗原刺激を受け取る受容体を持たず、さらに「Ｂ細胞」のような抗原提示を介した活性化も出来ないため、「感染細胞」や「マクロファージ」からの「サイトカイン」によって活性化されます。

攻撃対象の認識は独自の「抑制性レセプター」を利用して区別しており、認識対象の細胞の「MHC classⅠ」分子の発現量が十分である場合には、正常細胞として判断されます。

仮に感染細胞であった場合には「MHC classⅠ」様 分子が出現し、それを「活性化レセプター」を介して正確に認識され攻撃が始まります。

「細胞障害性Ｔ細胞（CTL）」は特異的に攻撃対象を認識しているのに対し、「ＮＫ細胞」はどんな抗原が原因であれ「MHC classⅠ」の異常があれば攻撃対象（非 特異的）となる点で異なっています。

加えて「ＮＫ細胞」は「INF -γ」を分泌し「マクロファージ」を正のフィードバックを誘導することで、さらなる免疫応答の増強が見込めます。

自然免疫

病原体の侵入に対して、貪食細胞による生体防御反応が起こります。「自然免疫」は病原体の有無に関わらず恒常的に働き、病原体の侵入の程度や過去の暴露歴によっても効果が大きく増減しないのが特徴です。

防御機構

微生物の侵入門戸になるのは「上皮」であり、上皮そのものが異物に対する物理的な障壁「物理的 防御機構」であるだけでなく、化学的な分泌物によっても異物から体を守っています「化学的 防御機構」。

このように生体には免疫細胞が活躍する前段階として防御機構が備えられています。

例えば粘膜上皮には「ムチン」と呼ばれる粘液物質が存在し上皮の接着を阻害しながら、物理的に「線毛 運動」や「蠕動運動」などによって排出を促します。加えて上皮細胞は「抗菌物質」を分泌し、化学的な生体防御にも大きく貢献しています。

感染症に対する免疫応答

微生物の侵入門戸である「上皮」が破壊されると、
常駐している「マクロファージ」「樹状細胞」などの免疫担当細胞が対処に当たります。

「マクロファージ」は病原体を「PRRs」で認識して活性化され、「サイトカイン」「ケモカイン」などの様々なエフェクターを放出し「炎症誘発」作用を引き起こします。血管が拡張すると「好中球」をはじめ免疫に関与する細胞が次々と組織内に侵入していきます。

「マクロファージ」や遊走してきた「好中球」は、積極的に「貪食」作用を行い「自然免疫」に関わり、「樹状細胞」などの抗原提示細胞はリンパ管（or 血管）を通って所属リンパ節（血行性の場合は脾臓）に向かい「獲得免疫」に関与します。

獲得免疫

「獲得免疫」とは、異物を特異的に認識して行われる免疫反応をいいます。

重要な働きをする「Ｔ細胞」と「Ｂ細胞」は、「遺伝子の再編集」によってさまざまな異物と特異的に反応できるように様々なバリエーションを備え、異物の侵入を待ち構えています。

待ち構えている場所はリンパ行性の場合は所属「リンパ節」、特に「Ｔ細胞」の場合はリンパ節”傍”皮質、「Ｂ細胞」のリンパ濾胞になります。血行性の場合は「脾臓」です。

抗原を取り込んだ「抗原提示細胞（APC）」は末梢からリンパ節へと移動して、特異的な免疫反応を仲介しています。

Case１：ウイルス感染 への免疫応答

「APC」は「MHC classⅠ」分子で抗原提示を行い、
その抗原と特異的に反応できる「TCR」をもつ「CD８⁺Ｔ細胞」が反応します。

それによって「CD８⁺Ｔ細胞」は活性化し増殖をはじめ、結果「CTL」となって末梢組織へと向かいます。

感染している細胞は「MHC classⅠ」分子で抗原提示しているため、「CTL」は特異的に「TCR」を介して結合し、感染細胞を破壊します。

Case２：細菌感染 への免疫応答

「APC」は「MHC classⅡ」分子で抗原提示を行い、
その抗原と特異的に反応できる「TCR」をもつ「CD４⁺Ｔ細胞」が反応します。

「CD４⁺Ｔ細胞」は活性化し「ヘルパーＴ細胞（Ｔh２細胞)」へと分化します。

一方リンパ濾胞へ移動した「Ｂ細胞」は自身が取り込んだ抗原から抗原ペプチドを生成し「MHC classⅡ」分子を介して「Ｔh2 細胞」へと抗原提示します。

「Ｔh2 細胞」は「Ｂ細胞」からの抗原刺激に対して「サイトカイン」を放出することで「Ｂ細胞」は活性化・増殖して「形質細胞」へと分化します。

分泌された「抗体」はリンパ行性に末梢へと向かい、細胞外に存在している抗原と特異的に結合し「マクロファージ」に貪食され無事、殺菌されます。

免疫グロブリン

体内で作られる抗体は、
「Ｂ細胞」の膜表面に存在し抗原認識を行う「膜型免疫グロブリン」と、「形質細胞」から分泌される「液性免疫グロブリン」の２種類があります。

一般的な「液性免疫グロブリン」を「抗体」と表現しますが、構造上は同じです。

構造

「免疫グロブリン」は２本の「Ｈ鎖（Heavy）」と２本の「Ｌ鎖（Light）」で構成されＹ字型をしており、それぞれは「ジスルフィド結合」によって結合されています。

加えて抗原と特異的に結合する領域「Ｖ領域」、それ以外の「Ｃ領域」と呼びます。

「Ｂ細胞」の活性化により「Ｖ領域」の構成する遺伝子に変異が導入される「体細胞 高頻度 突然変異」が生じます。一方「Ｃ領域」を構成する遺伝子には変異は起きませんが「Ｂ細胞」の活性化により、「遺伝子の組み換え」が生じ「クラススイッチ」が生じます。

作用

「抗体」は特異的に異物と結合することで様々な作用が生じます。

「抗体」が抗原に結合することでそのＣ領域が「マクロファージ」に直接認識されて貪食されやすくなります。これを「オプソニン化」といいます。また「補体」による古典経路も活性化することで余計に「オプソニン化」が促進されます。

同様にＣ領域を認識できる「ＮＫ細胞」や「好酸球」によって感染細胞そのものの破壊も促進されます（抗体 依存性 細胞傷害 作用）。「好塩基球」や「マスト細胞」の場合には、Ｃ領域の認識に加えてＶ領域に抗原が結合し架橋されることによって、脱顆粒が引き起こされます。

また抗原に結合部位である「Ｖ領域」は抗体１分子につき２つもっているため、２つの異物と結合し架橋することができます。このような架橋により凝集塊が生じることを「凝集」、不溶性の沈降物が生じることを「沈降」といいます。

免疫応答とその調節

免疫応答には、「細胞性 免疫応答」と「体液性 免疫応答」の２つがあります。

「細胞性 免疫応答（細胞性免疫）」は特殊な細胞を活性化することで、免疫を調節しています。

例えば「CD８+Ｔ細胞」によって活性化された「CTL」は特異的にウイルス感染細胞を標的に破壊したり、「CD４+Ｔ細胞」によって活性化される「Th１細胞」は末梢のマクロファージやNK細胞を「INF -γ」によって活性化し、「自然免疫」を増強させます。

一方「体液性 免疫（液性免疫）」は「抗体」が関与する免疫応答をいいます。

補助刺激因子

未熟なリンパ球（ナイーブＴ・Ｂ細胞） が活性化するためには、
さまざまな「補助刺激因子」の存在が必要不可欠です。

「補助刺激因子」で特に重要なのが以下になります。

Ｔ細胞 → APC への刺激「CD 40Ｌ」→「CD 40」
APC → Ｔ細胞 への刺激「CD 80 or CD 86」→「CD 26」

最終的に「Ｔ細胞」に発現している「CD 26」へ刺激が入った場合に「Ｔ細胞」が活性化されます。

体内のほとんどの細胞は「MHC」を持ち合わせていますが、「CD 80 or CD 86」をもつ「抗原提示細胞」のみがナイーブＴ細胞を活性化させることができます。この仕組みによって「免疫寛容」を実現しています。

サイトカイン

上記のような「補助刺激因子」だけでなく「サイトカイン」の存在も 免疫担当細胞の活性化・分化増殖に重要です。

サイトカイン	産生細胞	作用
IL – １	マクロファージ	炎症性サイトカイン 内因性発熱因子
IL – ２	Ｔ細胞（ Th１）	Th１の増殖因子
IL – ４	Ｔ細胞（ Th２）	Ｂ細胞刺激因子 IgＥの誘導
IL – 8	マクロファージ	炎症性サイトカイン 白血球の遊走活性（ケモカイン）
IL – 12	マクロファージ	炎症性サイトカイン INF – γ産生促進

サイトカイン	産生細胞	作用
IFN – α	白血球	炎症性サイトカイン 内因性発熱因子
IFN – β	線維芽細胞	Ｔ細胞増殖因子
IFN – γ	Ｔ細胞（ Th１）・NK細胞	マクロファージの活性化 細胞性免疫の誘導
TNF – α	マクロファージ	炎症性サイトカイン アポトーシスの誘導

抗原の認識

「APC」は「パターン認識 受容体（ PRRs ）」、
「Ｔ細胞」は「TCR」、「Ｂ細胞」は「BCR」で抗原を認識しています。

中でも「Ｔ細胞」は APC に取り込まれた一部（抗原ペプチド）とAPCの「MHC」を同時に認識しており、特異的に抗原ペプチドに結合できないケースはもちろんのこと、自身の細胞がもつ「MHC」でない場合も結合することはできません。

これを「MHCの拘束性」といいます。

要するに「Ｔ細胞」が抗原認識するためには、
“自己”のMHC かつ、TCRに特異的な抗原ペプチドである必要があります。

免疫寛容と自己免疫

自己の正常な細胞や組織に対しては、抗原と認識せず免疫応答を起こしません。あるいは、抑制するしくみがあります。このようなシステムを「免疫寛容」といいます。

免疫担当細胞である「Ｔ細胞」や「Ｂ細胞」はその成熟の過程で「自己抗原」に反応するものは排除されています。さらに、前述の「補助刺激因子」がない場合はＴ細胞は活性化しません。

このような「免疫寛容」システムが破綻することにより、
自己の正常な細胞や組織を、抗原と誤って認識をし免疫応答を引き起こします。この免疫応答によって何らかの症状がでると「自己免疫疾患」に陥ります。

アレルギー

	Ⅰ型	Ⅱ型	Ⅲ型	Ⅳ型
同義	即時型	細胞傷害性	免疫複合体型	遅延型
抗体	IgE	IgG IgM	IgG IgM	感作T細胞
疾患	蕁麻疹 アナフィラキシー	天疱瘡 自己免疫性溶血性貧血	血管炎 糸球体腎炎 全身性エリテマトーデス	接触性皮膚炎

最後に

お疲れ様でした！

これで「獣医学の基本的事項」の区分Ⅰ：構造と機能のすべてが終わりました！！！まだまだ先は長いですが、みんなの自学自習を少しでも楽しいものにできれば嬉しいです〜！

今後も精一杯がんばりますね！！！

続いては、「獣医学の基本的事項」の区分Ⅱ：生殖と行動を解説していきます！