液性免疫

液性免疫

液性免疫（えきせいめんえき、英語: humoral immunity）は、体液性免疫とも呼ばれ、血液や組織液といった細胞外液中に存在する抗体、補体タンパク質、あるいは特定の抗菌ペプチドなどの高分子物質によって媒介される免疫応答の一形態です。これは、抗体を主役としない細胞性免疫とは対照的な免疫機能です。体液（humors）に含まれる成分が中心的な役割を果たすことから、この名がつけられています。また、抗体が病原体や毒素の排除に重要な働きを担うため、抗体媒介性免疫（antibody-mediated immunity）とも呼ばれます。

免疫系は大きく分けて、生まれつき備わっている自然免疫と、感染やワクチン接種などによって獲得される獲得免疫（または適応免疫）に分類されます。液性免疫は主に脊椎動物の獲得免疫において中心的な役割を担いますが、自然免疫系の構成要素である補体なども液性免疫応答に関与します。

液性免疫応答の中心は抗体産生ですが、これには一連の複雑なプロセスが伴います。具体的には、抗体産生を助けるヘルパーT細胞（Th2細胞）の活性化とサイトカインの分泌、リンパ組織での胚中心の形成、抗体の機能部位を変えるアイソタイプスイッチング、抗体が抗原により強く結合するようになる親和性成熟、そして将来の感染に備えるメモリー細胞の生成が含まれます。抗体の主な働きとしては、病原体や毒素を無力化する中和、病原体を貪食細胞が認識しやすくするオプソニン化、古典的補体経路の活性化による病原体破壊、そして病原体の排除促進などがあります。

歴史的な発見

液性免疫の概念は、血液などの体液が持つ抗菌活性の分析から発展してきました。1890年、ドイツの細菌学者ハンス・ブフナーは、血清中に含まれる、微生物を死滅させる能力を持つ物質を「アレキシン」と名付けました。このアレキシンは後にパウル・エールリヒによって「補体」と再定義され、細胞性免疫と連携する自然免疫系の可溶性成分であることが示されました。この発見は、自然免疫と獲得免疫の機能をつなぐものとして重要でした。

また、1888年にジフテリアや破傷風の原因菌が発見された後、エミール・フォン・ベーリングと日本の細菌学者北里柴三郎は、病気の原因が菌そのものではなく、菌が産生する毒素にあることを示しました。彼らは1890年、ジフテリア菌の培養濾液（毒素）を動物に接種することで免疫を獲得させ、その免疫血清中に毒素を中和する抗毒素（後の抗体）が含まれていることを発見しました。さらに、この免疫血清を免疫のない動物に投与することで、免疫を移行させられることも実証しました。

1897年、パウル・エールリヒは、植物毒素であるリシンやアブリンに対しても抗体ができることを示し、これらの抗体が免疫の主体であると提案しました。エールリヒはフォン・ベーリングと共にジフテリア抗毒素の開発を進め、これが現代の血清療法や免疫療法の基礎となりました。特定の病原体に対して特異的に反応する抗体の発見は、感染症の診断や治療法開発に不可欠なツールとなりました。

液性免疫の主役：抗体（免疫グロブリン）

抗体は、免疫グロブリンとも呼ばれる糖タンパク質で、免疫グロブリンスーパーファミリーに属します。両者はしばしば同義で用いられます。抗体は、主に血液、組織液、そして多くの分泌物中に存在し、大きなY字型の構造を持つ球状タンパク質です。哺乳類では、IgA、IgD、IgE、IgG、IgMの5つのクラス（種類）があり、それぞれ異なる特性と役割を持ち、多様な抗原に対処できるよう進化してきました。抗体は、免疫系の細胞であるB細胞が分化した形質細胞によって合成・分泌されます。

獲得免疫系において、抗体は細菌やウイルスなどの抗原（異物）を特異的に識別し、中和するために利用されます。一つの抗体は、特定の抗原上の特定の部位（エピトープ）に結合するよう設計されています。抗体が抗原に結合することで、以下のような多様な効果を発揮します：

中和: ウイルスが細胞に感染するのを妨げたり、細菌が産生する毒素の活性を阻害したりします。
凝集・沈殿: 抗原同士や抗原を含む粒子を結びつけ、大きな塊として凝集・沈殿させ、貪食細胞による処理を容易にします。
補体活性化: 抗体（特にIgGやIgM）が抗原に結合することで補体系を活性化し、病原体の膜を破壊したり、炎症を誘導したりします。
オプソニン化: 抗体が病原体の表面に結合すると、貪食細胞（マクロファージなど）がその抗体を認識し、病原体を取り込みやすくなります（食作用の促進）。
抗体依存性細胞傷害 (ADCC): 抗体が結合した標的細胞を、特定の免疫細胞（NK細胞など）が認識して破壊する反応を誘導します。

不適合な血液型での輸血によって引き起こされる輸血反応（急性溶血反応）は、宿主の持つ抗体（液性免疫応答）が、輸血されたドナーの赤血球を異物として認識し、急速に破壊（溶血）することで発生します。これは、液性免疫が自己と非自己を厳密に区別し、非自己を排除しようとする働きの例です。

抗体産生のプロセス

液性免疫応答における抗体産生は、主にB細胞によって行われます。プロセスは以下の通りです：

1. B細胞の成熟: B細胞は骨髄で成熟し、細胞表面に多数のB細胞受容体（BCR）を発現します。BCRは膜結合型の抗体であり、特定の抗原に結合するようになっています。それぞれのB細胞は、固有のBCRを持ち、特定の抗原に対する認識能力を持っています。
2. リンパ器官への移動: 成熟したB細胞は、脾臓やリンパ節といった二次リンパ器官に移動し、そこで病原体との遭遇を待ちます。
3. 抗原認識と取り込み: B細胞が自身のBCRに結合する抗原に遭遇すると、抗原はBCRとともに細胞内部へ取り込まれます（エンドサイトーシス）。
4. 抗原提示: 取り込まれた抗原は細胞内で分解され、その断片がMHCクラスII分子と結合してB細胞の表面に提示されます。
5. ヘルパーT細胞による活性化: 抗原断片をMHCクラスII分子上に提示したB細胞は、この複合体を認識できるヘルパーT細胞（Th2細胞）と結合します。この結合によってTh2細胞が活性化され、サイトカインを放出します。サイトカインはB細胞の増殖と分化を促進するシグナルとなります。
6. B細胞の増殖と分化: サイトカインの刺激を受けたB細胞は急速に増殖し、同じBCRを持つクローン集団を形成します。これらのクローン細胞は、抗体を大量に産生・分泌する形質細胞、または将来の免疫応答に備えるメモリーB細胞へと分化します。メモリーB細胞は通常、初期応答時には活動しませんが、同じ抗原に再び遭遇した際に迅速かつ強力な二次応答を引き起こします。
7. 抗体分泌: 形質細胞は、細胞外へと大量の抗体を分泌します。これらの抗体は血流やリンパ流に乗って全身を巡り、抗原に結合してその排除を促進します。

補体系の連携

補体系は、主に自然免疫系の一部として機能する一連の血漿タンパク質のカスケードシステムですが、液性免疫（特に抗体）とも密接に連携して病原体排除に貢献します。補体系は、細胞膜を破壊する細胞溶解、貪食細胞を呼び寄せる走化作用、病原体を認識しやすくするオプソニン化、免疫複合体の排除、そして炎症の誘導といった多様な機能を持っています。約35種類以上のタンパク質から構成され、普段は不活性な前駆体（チモーゲン）として血液中を循環しています。

補体系の活性化には主に3つの経路があります：

古典的経路: 抗体（主にIgGやIgM）が抗原に結合することで活性化されます。これは獲得免疫（液性免疫）と補体系を結びつける重要な経路であり、特異的な免疫応答です。
代替経路: 抗体の関与なしに、特定の病原体表面構造（細菌の細胞壁成分など）によって直接活性化されます。これは自然免疫の一部であり、非特異的な応答です。
マンノース結合レクチン経路: 病原体表面の糖鎖（マンノースなど）を認識するタンパク質（マンノース結合レクチン）によって活性化されます。これも自然免疫の一部です。

これらの経路によって活性化された補体タンパク質は連携して働き、病原体の破壊や排除を効果的に支援します。このように、液性免疫は抗体産生を核としつつ、補体系を含む他の免疫機構と協力して生体を感染から守る複雑なシステムです。

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