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免疫~感染症に対する生体防御

多くの動物は、細菌やウイルスなどの微生物に接触しても感染せず病気にならないし、たとえ発病しても多くは治癒します。これは生体が微生物を排除する機能を持っているからです。
また、感染、発病して回復した場合、同じ病原体の感染には強い抵抗を示します。古い言葉では二度罹りはしないとされていました。このような機能は免疫と言われ、簡単に言うと免疫とは生体内に侵入した微生物を自分とは異なる分子(非自己)として認識して排除するシステムです。

免疫システムの解明は近年急速に進み、複雑なメカニズムが解明されてきております。
以下、免疫システムの概要を示します。

1)自然免疫と獲得免疫

免疫は、自然免疫といって好中球やマクロファージなどの食細胞を主体とした病原体に対する初期の生体防御反応と、リンパ球の一種であるT、B細胞を主体とした感染後期の特異性の高い獲得免疫とに大別されます。動物は、この自然免疫と獲得免疫の組み合わせで、体内に侵入してくる多くの病原微生物を排除しています。特に獲得免疫では、病原微生物の抗原に特異的なリンパ球が体内で長期間維持され、再び同じ病原微生物の侵入に際して、直ちに強い免疫応答を起こします。ワクチンは、抗原を接種することで動物に人工的にこの現象を誘起し、病原体の感染に対して素早く応答しようとするものです。

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2)自然免疫による病原体の排除

細菌に対する自然免疫は、補体などの液性因子との協力で食細胞が重要な働きをします。粘膜上皮を突破して侵入した細菌に対しては、まず抗微生物作用を示す体液性防御因子であるリゾチーム(殺菌あるいは溶菌的)やトランスフェリン(細菌の鉄獲得を阻害することによる増殖抑制)が作用しますが、多くの病原細菌はそれら抗菌物質には抵抗性を示します。

一方、その様な細菌には補体が活性化されて溶菌し、マクロファージ等の大食細胞による食菌による防御にあたります。活性化された補体成分のC5aが、好中球走化性因子として働き、好中球が集合して殺菌が行われます。

また、マクロファージや樹状細胞が血液中から移行し、食菌と殺菌を行います。最後に食菌したマクロファージや樹状細胞がヘルパーT細胞に細菌の抗原情報を提示することにより、獲得免疫が誘導されます(図1)。このように、細菌感染では食細胞が重要な働きを担っており、獲得免疫が誘導されるのは数日後のことです。細菌感染に対する初期の自然免疫の働きが重要であることが理解できます。

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一方、ウイルスの場合には細菌感染とは異なり、自然免疫による防御には限界があります。粘膜上皮を通過したウイルスが感染局所で増殖すると、まずウイルス感染細胞から産生されたインターフェロンα、βがウイルス増殖を抑制します。さらにインターフェロンα、βの刺激を受けて活性化されたナチュラルキラー細胞は、ウイルス感染細胞を破壊するとともにインターフェロンγを産生しマクロファージや樹状細胞を活性化します。T細胞に抗原情報が提示され獲得免疫が誘導されます(図2)。

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3)獲得免疫による病原体の排除

樹状細胞やマクロファージは、自然免疫から獲得免疫への橋渡しに重要な役割を演じています。樹状細胞やマクロファージは貪食の際、貪食したものが病原体か否か検閲し、病原体であればそれ以降の防御免疫が働くようにT細胞に抗原提示をすると考えられます。この機能により、獲得免疫が自己の細胞などを排除することがないようにコントロールされているのです。

自然免疫から獲得免疫への橋渡しがなされ、感染後期の5~7日以降になって獲得免疫が誘導されます。獲得免疫の主体は体液性免疫と細胞性免疫であり、それぞれ標的とする抗原の特性に応じて次のような複数の系に区分されています(図3)。  

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体液性免疫

1)細菌・蠕虫感染に対する抗体の作用

  1. ● 抗体のみあるいは抗体と補体で排除する系
    菌体外毒素産生菌に対しては、抗体が抗毒素として毒素を中和します。一方、特異抗体(特にIgM抗体)が菌体表面に結合すると、補体古典経路が活性化され膜障害複合体が形成されて溶菌します。
  2. ● 抗体と食細胞により排除する系
    菌体表面に厚いペプチドグリカン層を持つグラム陽性菌では、補体の膜障害複合体形成による溶菌は起こりにくいので、このような菌に対しては特異抗体(特にIgG抗体)が結合することによりオプソニン化し、その菌体を好中球などの食細胞が食菌し、これを排除します。
  3. ● 抗体(IgE抗体)と好酸球により排除する系
    蠕虫(線虫、吸虫など)のような多細胞の病原体に対してはIgEが蠕虫表面に付着し、これに好酸球が結合して各種抗蠕虫物質を放出して排除します。

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2)ウイルス感染に対する抗体の作用

  1. ● 中和抗体によりウイルスの体内伝播を阻害する系
    抗体(特にIgG抗体)が直接ウイルス粒子に結合し、感受性細胞への接着を阻止することにより体内伝播を防ぎます。また分泌型抗体(IgA抗体)は、腸管や気道の粘膜表面でウイルスに結合して、ウイルスの侵入を阻止します。
  2. ● 抗体依存性細胞障害(ADCC)により排除する系
    ウイルスが細胞内で増殖し、細胞表面にウイルス抗原が発現していれば、抗ウイルス抗体が付着します。抗体の付着したウイルス感染細胞に対しては、ナチュラルキラー(NK)細胞が結合し、細胞を破壊して排除します。

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細胞性免疫

1)細菌・真菌・原虫の感染に対する免疫作用

  1. ● 活性化マクロファージによる細胞内寄生性細菌、真菌・原虫の排除
    細胞内寄生性の細菌、真菌、原虫のあるものはマクロファージの殺菌作用に抵抗しますので、これらの病原体を殺菌するには、マクロファージの殺菌物質産生代謝系が活性化する必要があります。マクロファージの活性化には、T細胞の産生するサイトカイン(インターロイキン2、インターフェロンγ)が重要な役割を果たしています。活性化されたマクロファージは活性酸素、リゾチーム、塩基性蛋白、脂肪酸などの強力な殺菌物質により、強力な貪食殺菌作用を示します。

2)ウイルスの感染に対する免疫作用

  1. ●キラーT細胞によるウイルス感染細胞の排除
    ウイルス感染細胞表面には本来の細胞膜抗原の他に、ウイルス由来の抗原が表出されています。キラーT細胞はこの抗原を認識し、感染細胞を破壊してウイルス増殖を阻止します。

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【出典】
動物用ワクチン-その理論と実践-
動物用ワクチン・バイオ医薬品研究会編
P15、P16、P18

【文責】
栃木ラボラトリ所長 美馬 一行


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