免疫系

免疫系
走査型電子顕微鏡で見た、炭疽菌（オレンジ色／左）を包摂する単一の好中球（黄色／右）の画像– スケールバーは5μm（偽色）
識別子
メッシュD007107
FMA9825
解剖学用語

免疫システムは、生物を病気から守る生物学的システムのネットワークです。ウイルス、細菌、寄生虫などの様々な病原体、がん細胞、木の破片などの異物などを検知し、それらを生物自身の健康な組織と区別して反応します。多くの生物種は、免疫システムの2つの主要なサブシステムを持っています。自然免疫システムは、幅広い状況や刺激に対して、あらかじめ設定された反応を提供します。獲得免疫システムは、以前に遭遇した分子を認識することを学習することで、それぞれの刺激に対してカスタマイズされた反応を提供します。どちらも分子と細胞を用いて機能を果たします。

ほぼすべての生物は何らかの免疫系を持っています。細菌はウイルス感染から身を守る酵素の形で原始的な免疫系を持っています。その他の基本的な免疫機構は太古の植物や動物で進化し、現代の子孫に残っています。これらの機構には、貪食作用、ディフェンシンと呼ばれる抗菌ペプチド、補体系などがあります。人間を含む顎脊椎動物は、病原体をより効率的に認識するために適応する能力など、さらに洗練された防御機構を持っています。適応免疫（または獲得免疫）は免疫記憶を作り出し、同じ病原体とのその後の遭遇に対する反応を強化します。この獲得免疫のプロセスはワクチン接種の基礎です。

免疫系の機能不全は、自己免疫疾患、炎症性疾患、がんを引き起こす可能性があります。免疫不全は、免疫系の活動が正常よりも低下した状態で発生し、再発性で命を脅かす感染症を引き起こします。ヒトの場合、免疫不全は、重症複合免疫不全症などの遺伝性疾患、 HIV / AIDSなどの後天性疾患、または免疫抑制剤の使用が原因である可能性があります。自己免疫は、過剰に活動する免疫系が正常な組織を異物であるかのように攻撃することで発生します。一般的な自己免疫疾患には、橋本病、関節リウマチ、1型糖尿病、全身性エリテマトーデスなどがあります。免疫学は、免疫系のあらゆる側面の研究を網羅しています。

階層化防御

免疫系は、特異性が高まる階層的な防御によって宿主を感染から守る。物理的障壁が細菌やウイルスなどの病原体が生体内に侵入するのを防ぐ。[ 1 ]病原体がこれらの障壁を突破すると、自然免疫系が即座に非特異的な反応を示す。自然免疫系はすべての動物に見られる。[ 2 ]病原体が自然免疫反応をうまく回避した場合、脊椎動物は第2の防御層である獲得免疫系を備えており、これは自然免疫反応によって活性化される。[ 3 ]ここで、免疫系は感染中に反応を適応させ、病原体の認識を向上させる。この改善された反応は病原体が排除された後も免疫記憶の形で保持され、この病原体に遭遇するたびに獲得免疫系がより迅速かつ強力な攻撃を仕掛けることができる。[ 4 ] [ 5 ]

免疫システムの構成要素
先天性免疫システム適応免疫システム
応答は非特異的である病原体と抗原に対する特異的反応
露出は即座に最大の反応につながる曝露と最大反応の間の遅延時間
細胞性および体液性成分細胞性および体液性成分
免疫記憶なし曝露は免疫記憶につながる
ほぼすべての生命体に見られる顎のある脊椎動物にのみ見られる

自然免疫と獲得免疫はどちらも、免疫系が自己分子と非自己分子を区別する能力に依存しています。免疫学において、自己分子とは、免疫系によって異物と区別できる生物の体の構成成分です。[ 6 ]一方、非自己分子とは、異物として認識される分子です。非自己分子の一種は抗原（元々は抗体産生分子という意味）と呼ばれ、特定の免疫受容体に結合して免疫反応を引き起こす物質として定義されています。[ 7 ]

表面バリア

生物は、機械的、化学的、生物学的な障壁など、いくつかの障壁によって感染から保護されています。ほとんどの葉のワックス状の表皮、昆虫の外骨格、体外に産み付けられた卵の殻と膜、皮膚などは、感染に対する第一線の防御となる機械的障壁の例です。[ 8 ]生物は環境から完全に遮断することはできないため、肺、腸、泌尿生殖器などの体の開口部を保護するためのシステムが機能します。肺では、咳やくしゃみによって病原体やその他の刺激物が呼吸器から機械的に排出されます。涙や尿の洗い流し作用も病原体を機械的に排出し、呼吸器や消化管から分泌される粘液は微生物を捕捉して絡めとる役割を果たします。[ 9 ]

化学的バリアも感染を防御します。皮膚と呼吸器はβ-ディフェンシンなどの抗菌ペプチドを分泌します。[ 10 ]唾液、涙、母乳に含まれるリゾチームやホスホリパーゼA2などの酵素も抗菌作用があります。 [ 11 ] [ 12 ]初潮後に膣分泌物は弱酸性になり、化学的バリアとして機能します。一方、精液には病原体を殺すためのディフェンシンと亜鉛が含まれています。[ 13 ] [ 14 ]胃では、胃酸が摂取した病原体に対する化学的防御として機能します。[ 15 ]

泌尿生殖器系および消化管において、常在菌叢は病原細菌と食物や空間をめぐって競合し、場合によってはpHや利用可能な鉄などの環境条件を変化させることで、生物学的バリアとして機能します。その結果、病原菌が病気を引き起こすのに十分な数に達する可能性は低下します。[ 16 ]

先天性免疫システム

生物体内に侵入した微生物や毒素は、自然免疫系の細胞や機構に遭遇する。自然免疫反応は通常、微生物がパターン認識受容体によって識別されたときに誘発される。パターン認識受容体は、微生物の広範なグループ間で保存されている成分を認識する。[ 17 ]あるいは、損傷、傷害、ストレスを受けた細胞が警告信号を発したときに誘発される。その多くは、病原体を認識する受容体と同じ受容体によって認識される。[ 18 ]自然免疫防御は非特異的であり、つまり、これらのシステムは病原体に対して一般的な方法で反応する。[ 19 ]このシステムは、病原体に対する長期的な免疫を付与するものではない。自然免疫系は、ほとんどの生物において宿主防御の主要なシステムであり、[ 2 ]植物においては唯一のシステムである。[ 20 ]

免疫センシング

自然免疫系の細胞は、パターン認識受容体を用いて病原体によって産生される分子構造を認識します。[ 21 ]これらは主に、樹状細胞、マクロファージ、単球、好中球、上皮細胞などの自然免疫系の細胞によって発現されるタンパク質であり、 [ 19 ] [ 22 ]微生物病原体に関連する病原体関連分子パターン（PAMP）と、細胞損傷または細胞死の際に放出される宿主細胞の成分に関連する損傷関連分子パターン（DAMP）の2種類の分子を識別します。 [ 23 ]自然免疫系の細胞は、内部感染または細胞損傷を検出するパターン認識受容体を有します。これらの「細胞質」受容体には、NOD様受容体、RIG（レチノイン酸誘導性遺伝子）様受容体、および細胞質DNAセンサーの3つの主要なクラスがあります。[ 24 ]

細胞外またはエンドソーム中のPAMPの認識は、Toll様受容体（TLR）と呼ばれる膜貫通タンパク質によって媒介されます。 [ 25 ] TLRは、ロイシンリッチリピート（LRR）という典型的な構造モチーフを共有しており、これがTLRに湾曲した形状を与えています。[ 26 ] Toll様受容体はショウジョウバエで初めて発見され、サイトカインの合成と分泌、および自然免疫と獲得免疫の両方に必要なその他の宿主防御プログラムの活性化を引き起こします。ヒトでは10種類のToll様受容体が報告されています。[ 27 ]

自然免疫細胞

キャプションを参照
正常なヒトの循環血液の走査型電子顕微鏡画像。赤血球、リンパ球、単球、好中球を含む複数の塊状の白血球、そして多数の小さな円盤状の血小板が確認できます。

一部の白血球は独立した単細胞生物のように機能し、自然免疫システムの第二の腕となります。自然免疫白血球には、「プロフェッショナル」な貪食細胞（マクロファージ、好中球、樹状細胞）が含まれます。これらの細胞は、接触によってより大きな病原体を攻撃するか、微生物を取り込み殺すことによって、病原体を特定し排除します。自然免疫反応に関与する他の細胞には、自然リンパ球、肥満細胞、好酸球、好塩基球、ナチュラルキラー細胞などがあります。[ 28 ]

貪食は細胞性自然免疫の重要な特徴であり、病原体や粒子を貪食する食細胞と呼ばれる細胞によって行われる。貪食細胞は通常、病原体を探して体中を巡回しているが、サイトカインによって特定の場所に呼び寄せられることもある。[ 29 ]病原体は食細胞に貪食されると、ファゴソームと呼ばれる細胞内小胞に閉じ込められ、続いてリソソームと呼ばれる別の小胞と融合してファゴリソソームを形成する。病原体は、消化酵素の働きによって、またはファゴリソソームにフリーラジカルを放出する呼吸バーストによって死滅する。 [ 30 ] [ 31 ]貪食は栄養素を獲得する手段として進化したが、この役割は食細胞において病原体の貪食を防御機構として含むように拡張された。[ 32 ]貪食細胞は脊椎動物と無脊椎動物の両方で確認されているため、貪食はおそらく宿主防御の最も古い形態である。[ 33 ]

好中球とマクロファージは、侵入した病原体を追跡して体中を移動する食細胞です。[ 34 ]好中球は通常血流中に存在し、最も豊富な食細胞の種類で、循環する白血球全体の50％から60％を占めています。[ 35 ]炎症の急性期には、好中球は走化性と呼ばれるプロセスで炎症部位に向かって移動し、通常は感染現場に最初に到達する細胞です。マクロファージは組織内に常在する多機能細胞で、酵素、補体タンパク質、サイトカインなど、さまざまな化学物質を産生します。また、体内の老廃細胞やその他の残骸を除去する清掃細胞として、また適応免疫系を活性化する抗原提示細胞（APC）として機能します。 [ 36 ]

樹状細胞は、外部環境と接触する組織に存在する貪食細胞であり、主に皮膚、鼻、肺、胃、腸に存在します。[ 37 ]樹状細胞は、神経細胞の樹状突起に似た形状をしており、どちらも多数の棘状の突起を持つため、その名が付けられました。樹状細胞は、体組織と自然免疫系および獲得免疫系をつなぐ役割を果たし、獲得免疫系の主要な細胞型の一つであるT細胞に抗原を提示します。 [ 37 ]

顆粒球は細胞質に顆粒を持つ白血球です。このカテゴリーには、好中球、肥満細胞、好塩基球、好酸球が含まれます。肥満細胞は結合組織や粘膜に存在し、炎症反応を調節します。[ 38 ]肥満細胞はアレルギーやアナフィラキシーと最もよく関連しています。[ 35 ]好塩基球と好酸球は好中球と関連しています。これらは寄生虫に対する防御に関与する化学伝達物質を分泌し、喘息などのアレルギー反応にも関与しています。[ 39 ]

自然リンパ球（ILC）は、共通リンパ球前駆細胞に由来し、リンパ球系譜に属する自然免疫細胞群である。これらの細胞は、組換え活性化遺伝子の欠如により、抗原特異的B細胞受容体またはT細胞受容体（TCR）を欠くことで定義される。ILCは骨髄細胞マーカーや樹状細胞マーカーを発現しない。[ 40 ]

ナチュラルキラー細胞（NK細胞）はリンパ球であり、自然免疫系を構成する成分の一つですが、侵入した微生物を直接攻撃することはありません。[ 41 ]むしろ、NK細胞は腫瘍細胞やウイルス感染細胞などの弱った宿主細胞を「ミッシング・セルフ」と呼ばれる状態によって認識し、破壊します。この状態は、MHC I（主要組織適合遺伝子複合体）と呼ばれる細胞表面マーカーのレベルが低い細胞を指し、宿主細胞へのウイルス感染時に発生することがあります。[ 42 ]正常な体細胞は、自己MHC抗原をそのまま発現しているため、NK細胞によって認識・攻撃されません。これらのMHC抗原はキラー細胞免疫グロブリン受容体によって認識され、NK細胞の活動にブレーキをかけます。[ 43 ]

炎症

炎症は、感染に対する免疫系の最初の反応の 1 つです。[ 44 ]炎症の症状は、発赤、腫れ、熱、痛みで、組織への血流増加によって引き起こされます。炎症はエイコサノイドとサイトカインによって引き起こされ、これらは損傷した細胞や感染した細胞から放出されます。エイコサノイドには、炎症に伴う発熱や血管拡張を引き起こすプロスタグランジンや、特定の白血球を引き寄せるロイコトリエンなどがあります。[ 45 ] [ 46 ]一般的なサイトカインには、白血球間の情報伝達を担うインターロイキン、走化性を促進するケモカイン、宿主細胞内でのタンパク質合成を停止させるなど抗ウイルス効果のあるインターフェロンなどがあります。 [ 47 ]成長因子や細胞傷害性因子も放出されることがあります。これらのサイトカインやその他の化学物質は、感染部位に免疫細胞を呼び寄せ、病原体の除去後に損傷した組織の治癒を促進します。[ 48 ]インフラマソームと呼ばれるパターン認識受容体は、細胞質PAMPとDAMPに反応して形成される多タンパク質複合体（NLR、アダプタータンパク質ASC、およびエフェクター分子プロカスパーゼ-1からなる）であり、その機能は炎症性サイトカインIL-1βとIL-18の活性型を生成することである。[ 49 ]

体液性防御

補体系は、外来細胞の表面を攻撃する生化学的カスケードです。20種類以上のタンパク質を含み、抗体による病原体の殺傷を「補完」する能力にちなんで名付けられています。補体は、自然免疫応答の主要な体液性成分です。[ 50 ] [ 51 ]植物、魚類、一部の無脊椎動物など、哺乳類以外の多くの種が補体系を有しています。[ 52 ]ヒトでは、この反応は、これらの微生物に付着した抗体への補体結合、または微生物表面の炭水化物への補体タンパク質の結合によって活性化されます。この認識シグナルが迅速な殺傷反応を引き起こします。[ 53 ]反応の速度は、プロテアーゼでもある補体分子の連続的なタンパク質分解活性化後に生じるシグナル増幅の結果です。補体タンパク質は最初に微生物に結合した後、自身のプロテアーゼ活性を活性化し、それがさらに他の補体プロテアーゼを活性化するというように続きます。これにより、制御された正のフィードバックによって最初のシグナルを増幅する触媒カスケードが形成される。[ 54 ]このカスケードの結果、免疫細胞を誘引し、血管透過性を高め、病原体の表面をオプソニン化（コーティング）して破壊のための標識を付けるペプチドが生成される。補体の沈着は、膜攻撃複合体の形成を介して細胞の細胞膜を破壊することで、細胞を直接殺すこともできる。[ 50 ]

適応免疫システム

活性化、細胞破壊と消化、抗体産生と増殖、応答記憶のプロセスを示す図
一次免疫応答に関与するプロセスの概要

適応免疫システムは初期の脊椎動物で進化し、より強力な免疫反応と免疫記憶を可能にしています。免疫記憶では、それぞれの病原体が特定の抗原によって「記憶」されます。[ 55 ]適応免疫反応は抗原特異的であり、抗原提示と呼ばれるプロセスにおいて特定の「非自己」抗原を認識する必要があります。抗原特異性により、特定の病原体または病原体に感染した細胞に合わせた反応の生成が可能になります。これらのカスタマイズされた反応を起こす能力は、体内の「メモリー細胞」によって維持されています。病原体が体内に複数回感染した場合、これらの特定のメモリー細胞が病原体を迅速に排除するために利用されます。[ 56 ]

抗原の認識

適応免疫系の細胞は、リンパ球と呼ばれる特殊なタイプの白血球です。リンパ球の主な種類はB 細胞と T 細胞で、骨髄の造血幹細胞に由来します。[ 57 ] B 細胞は体液性免疫応答に関与し、T 細胞は細胞性免疫応答に関与します。キラー T 細胞はクラス I MHC分子に結合した抗原のみを認識し、ヘルパー T 細胞と制御性 T 細胞はクラス II MHC分子に結合した抗原のみを認識します。抗原提示のこの 2 つのメカニズムは、2 種類の T 細胞の異なる役割を反映しています。3 つ目のマイナーなサブタイプはγδ T 細胞で、MHC 受容体に結合していない完全な抗原を認識します。[ 58 ]二重陽性 T 細胞は胸腺で多種多様な自己抗原にさらされますが、胸腺の発達と活動にはヨウ素が必要です。[ 59 ]対照的に、B細胞抗原特異的受容体はB細胞表面上の抗体分子であり、抗原処理を必要とせずに天然（未処理）の抗原を認識します。このような抗原は、病原体表面に存在する大きな分子である場合もあれば、キャリア分子に結合した小さなハプテン（ペニシリンなど）である場合もあります。[ 60 ] B細胞の各系統は異なる抗体を発現するため、B細胞抗原受容体の完全なセットは、体が産生できるすべての抗体を表します。[ 57 ] B細胞またはT細胞は関連する抗原に遭遇すると増殖し、同じ抗原を標的とする多くの細胞の「クローン」が生成されます。これはクローン選択と呼ばれます。[ 61 ]

Tリンパ球への抗原提示

B細胞とT細胞はどちらも特定の標的を認識する受容体分子を持っています。T細胞は、抗原（病原体の小さな断片）が処理され、主要組織適合性複合体（MHC）分子と呼ばれる「自己」受容体と組み合わせて提示された場合にのみ、病原体などの「非自己」標的を認識します。[ 62 ]

細胞性免疫

T細胞には、キラーT細胞とヘルパーT細胞という2つの主要なサブタイプがあります。さらに、免疫応答を調節する役割を果たす制御性T細胞も存在します。 [ 63 ]

キラーT細胞

キラーT細胞はT細胞のサブグループであり、ウイルス（およびその他の病原体）に感染した細胞、またはそれ以外の理由で損傷を受けたり機能不全に陥った細胞を殺傷します。[ 64 ] B細胞と同様に、各タイプのT細胞は異なる抗原を認識します。キラーT細胞は、T細胞受容体が別の細胞のMHCクラスI受容体との複合体内のこの特定の抗原に結合すると活性化されます。このMHC：抗原複合体の認識は、T細胞上のCD8と呼ばれる共受容体によって促進されます。その後、T細胞は、この抗原を持つMHC I受容体がある細胞を探して体中を移動します。活性化T細胞がそのような細胞に接触すると、パーフォリンなどの細胞毒素を放出し、これが標的細胞の細胞膜に孔を形成し、イオン、水、および毒素が侵入できるようになります。グラニュリシン（プロテアーゼ）と呼ばれる別の毒素が侵入すると、標的細胞はアポトーシスを起こします。[ 65 ] T細胞による宿主細胞の殺傷は、ウイルスの複製を防ぐ上で特に重要です。T細胞の活性化は厳密に制御されており、通常、非常に強力なMHC/抗原活性化シグナル、または「ヘルパー」T細胞によって提供される追加の活性化シグナルが必要です（下記参照）。[ 65 ]

ヘルパーT細胞

Tヘルパー細胞によるマクロファージまたはB細胞の活性化

ヘルパーT細胞は、自然免疫応答と獲得免疫応答の両方を制御し、特定の病原体に対して体がどのような免疫応答を起こすかを決定するのに役立ちます。[ 66 ] [ 67 ]これらの細胞は細胞傷害活性を持たず、感染細胞を殺したり病原体を直接除去したりすることはありません。代わりに、他の細胞にこれらの役割を遂行するよう指示することで、免疫応答を制御します。[ 68 ]

ヘルパーT細胞は、クラスII MHC分子に結合した抗原を認識するT細胞受容体を発現する。MHC:抗原複合体は、ヘルパー細胞のCD4共受容体によっても認識され、T細胞の活性化を担う分子（ Lckなど）をT細胞内にリクルートする。ヘルパーT細胞は、キラーT細胞よりもMHC:抗原複合体との結合が弱い。つまり、ヘルパー細胞を活性化するには、ヘルパーT細胞上の多くの受容体（約200～300個）がMHC:抗原に結合する必要があるのに対し、キラーT細胞は、単一のMHC:抗原分子の結合によって活性化される。ヘルパーT細胞の活性化には、抗原提示細胞とのより長い結合期間も必要である。[ 69 ]休止状態のヘルパーT細胞が活性化されると、多くの細胞タイプの活動に影響を及ぼすサイトカインが放出される。ヘルパーT細胞によって産生されるサイトカインシグナルは、マクロファージの殺菌機能とキラーT細胞の活動を増強する。[ 70 ]さらに、ヘルパーT細胞の活性化は、CD40リガンド（CD154とも呼ばれる）などのT細胞表面に発現する分子の上方制御を引き起こし、抗体産生B細胞の活性化に通常必要な追加の刺激シグナルを提供します。[ 71 ]

ガンマデルタT細胞

ガンマデルタT細胞（γδ T細胞）は、CD4+およびCD8+（αβ）T細胞とは対照的に、代替T細胞受容体（TCR）を持ち、ヘルパーT細胞、細胞傷害性T細胞およびNK細胞の特徴を共有しています。γδ T細胞からの応答を生成する条件は完全には解明されていません。CD1d拘束性ナチュラルキラーT細胞などの不変TCRを持つ他の「非従来型」T細胞サブセットと同様に、 γδ T細胞は自然免疫と獲得免疫の境界にまたがっています。[ 72 ] γδ T細胞は、TCR遺伝子を再編成して受容体の多様性を生み出し、記憶表現型も発現できるため、獲得免疫の構成要素です。一方、さまざまなサブセットは自然免疫システムの一部でもあり、拘束性TCRまたはNK受容体はパターン認識受容体として使用されることがあります。例えば、多数のヒトVγ9/Vδ2 T細胞は微生物が産生する一般的な分子に数時間以内に反応し、上皮内の非常に限定されたVδ1+ T細胞はストレスを受けた上皮細胞に反応します。[ 58 ]

体液性免疫応答

Y字型の抗体を示す図。抗原結合部位を含む可変領域は、上部の2つの軽鎖の先端部分です。残りの部分は定常領域です。
抗体は2本の重鎖と2本の軽鎖で構成されています。この独自の可変領域により、抗体は対応する抗原を認識することができます。[ 73 ]

B細胞は、その表面にある抗体が特定の外来抗原に結合することで病原体を特定します。[ 74 ]この抗原/抗体複合体はB細胞に取り込まれ、タンパク質分解によってペプチドへと処理されます。次に、B細胞はこれらの抗原ペプチドをMHCクラスII分子の表面に提示します。このMHCと抗原の組み合わせは、適合するヘルパーT細胞を引き寄せ、ヘルパーT細胞はリンフォカインを放出してB細胞を活性化します。[ 75 ]活性化されたB細胞が分裂を開始すると、その子孫（形質細胞）はこの抗原を認識する抗体を何百万も分泌します。これらの抗体は血漿とリンパ液中を循環し、抗原を発現する病原体に結合し、補体活性化による破壊、または食細胞による取り込みと破壊のために病原体を標識します。抗体はまた、細菌毒素に結合したり、ウイルスや細菌が細胞に感染するために使用する受容体に干渉したりすることで、直接的に病原体を中和することもできます。[ 76 ]

新生児は微生物に曝露したことがなく、特に感染に対して脆弱です。母親は数層の受動的な防御を提供します。妊娠中は、IgGと呼ばれる特定の種類の抗体が胎盤を通して母親から赤ちゃんに直接輸送されるため、人間の赤ちゃんは出生時においても母親と同じ抗原特異性を持つ高レベルの抗体を持っています。[ 77 ]母乳や初乳にも抗体が含まれており、これらは赤ちゃんの腸管に移行し、新生児が独自の抗体を合成できるようになるまで細菌感染から保護します。[ 78 ]これは受動免疫と呼ばれるもので、胎児は実際には記憶細胞や抗体を生成するのではなく、借りるだけです。この受動免疫は通常短期間で、数日から数ヶ月持続します。医学においては、防御的な受動免疫を人為的に個人間で伝達させることもできます。 [ 79 ]

免疫記憶

B細胞とT細胞が活性化され、複製を開始すると、その子孫の一部は長期生存するメモリー細胞となる。動物の生涯を通じて、これらのメモリー細胞は遭遇した特定の病原体を記憶し、再び同じ病原体が検出された場合に強力な反応を示すことができる。T細胞は、抗原と呼ばれる小さなタンパク質ベースの感染シグナルによって病原体を認識し、抗原はT細胞表面受容体に直接結合する。[ 80 ] B細胞は、免疫グロブリンというタンパク質を用いて、病原体を抗原によって認識する。[ 81 ]これは、個体の生涯を通じて、その病原体による感染への適応として起こり、将来の脅威に備えた免疫系を準備するため、「適応的」である。免疫記憶は、受動的な短期記憶と能動的な長期記憶のいずれかの形態をとる。[ 82 ]

生理学的調節

最初の反応には抗体とエフェクターT細胞が関与します。その結果生じる防御免疫は数週間持続します。免疫記憶は多くの場合、数年間持続します。
免疫反応の経時変化は、最初の病原体との遭遇（または最初のワクチン接種）から始まり、活性免疫記憶の形成と維持につながります。

免疫系は、体内の生理学的調節の多くの側面に関与しています。免疫系は、内分泌系[ 83 ] [ 84 ]や神経系[ 85 ] [ 86 ] [ 87 ]といった他のシステムと密接に相互作用しています。また、免疫系は胚発生（胚の発達）だけでなく、組織の修復と再生にも重要な役割を果たしています。[ 88 ]

ホルモン

ホルモンは免疫調節剤として作用し、免疫系の感受性を変化させます。例えば、女性ホルモンは獲得免疫[ 89 ]と自然免疫[ 90 ]の両方の免疫刺激因子として知られています。エリテマトーデスなどの自己免疫疾患の中には、女性に多く見られ、その発症は思春期と一致することがよくあります。対照的に、テストステロンなどの男性ホルモンは免疫抑制作用があるようです。[ 91 ]他のホルモンも免疫系を調節すると考えられており、特にプロラクチン、成長ホルモン、ビタミンDが注目されています。[ 92 ] [ 93 ]

ビタミンD

初期の細胞研究ではビタミンDが免疫反応に影響を与える可能性が示唆されていましたが、最近の大規模臨床試験とメタアナリシス（2022～2024年）では、ビタミンDサプリメントの摂取が関節リウマチや多発性硬化症などの自己免疫疾患のリスクと重症度を軽減し、急性呼吸器感染症の発生率をわずかに低下させ、結核の転帰を改善する可能性があることがわかっています。[ 94 ] [ 95 ] [ 96 ] 2011年の米国医学研究所の報告書では、「...免疫機能と自己免疫疾患、および感染症に関連する転帰は、カルシウムまたはビタミンDの摂取量と確実に関連付けることができず、しばしば矛盾していました。」と述べられています。 [ 97 ] : 5

睡眠と休息

免疫系は睡眠と休息の影響を受け、睡眠不足は免疫機能に有害である。[ 98 ]感染に反応して産生されるインターロイキン-1や腫瘍壊死因子-αなどのサイトカインが関与する複雑なフィードバックループは、非急速眼球運動睡眠（NREM睡眠）の調節にも役割を果たしていると思われる。[ 99 ]そのため、感染に対する免疫反応は、急速眼球運動睡眠（ REM睡眠）に比べて徐波睡眠の増加など、睡眠サイクルの変化をもたらす可能性がある。[ 100 ]

睡眠不足の人では、十分な休息をとっている人に比べて、能動免疫の効果が低下し、抗体産生や免疫反応が低下する可能性があります。[ 101 ] [ 102 ]さらに、 T細胞の分化と概日リズムの両方に密接に絡み合っていることが示されているNFIL3などのタンパク質は、睡眠不足によって自然の明暗サイクルが乱れることで影響を受ける可能性があります。これらの混乱は、心臓病、慢性疼痛、喘息などの慢性疾患の増加につながる可能性があります。[ 103 ]

睡眠不足の悪影響に加えて、睡眠と絡み合った概日リズムは、自然免疫と獲得免疫の両方に影響を及ぼす免疫機能に対する強力な調節作用を持つことがわかっています。まず、初期の徐波睡眠段階では、血中コルチゾール、エピネフリン、ノルエピネフリンの濃度が急激に低下し、血中レプチン、下垂体成長ホルモン、プロラクチンなどのホルモンの濃度が上昇します。これらのシグナルは、炎症誘発性サイトカインであるインターロイキン-1、インターロイキン-12、TNF-α、IFN-γの産生を介して炎症誘発状態を誘発します。次に、これらのサイトカインは、免疫細胞の活性化、増殖、分化などの免疫機能を刺激します。ゆっくりと進化する適応免疫応答のこの時期に、ナイーブT細胞や中心性メモリーT細胞などの未分化または低分化細胞がピークを迎えます。これらの効果に加えて、この時期に産生されるホルモン（レプチン、下垂体成長ホルモン、プロラクチン）は、APCとT細胞間の相互作用、Th1/Th2サイ​​トカインバランスのTh1支持側へのシフト、Th細胞全体の増殖の増加、ナイーブT細胞のリンパ節への遊走を促進する。これはまた、Th1免疫応答の開始を通じて長期にわたる免疫記憶の形成を促進すると考えられている。[ 104 ]

覚醒時には、細胞傷害性ナチュラルキラー細胞やCD45RA陽性細胞傷害性Tリンパ球などの分化したエフェクター細胞の数がピークに達します。コルチゾールやカテコールアミンなどの抗炎症分子も、覚醒活動時にピークに達します。炎症は酸化ストレスを引き起こす可能性があり、睡眠中のメラトニンの存在は、この時間帯のフリーラジカル産生を抑制する可能性があります。[ 104 ] [ 105 ]

運動

運動は免疫系に良い影響を与え、頻度と強度に応じて、細菌やウイルスによる疾患の病原性を軽減します。[ 106 ]激しい運動直後には一時的な免疫抑制が起こり、循環リンパ球数が減少し、抗体産生が低下します。これは感染の機会を創出し、潜伏感染したウイルスの再活性化につながる可能性がありますが、[ 107 ]しかし、決定的な証拠はありません。[ 108 ] [ 109 ]

細胞レベルでの変化

ギムザ染色した血液塗抹標本中の4つの好中球

運動中は、循環血中のあらゆる種類の白血球が増加します。これは、血管内皮細胞表面を流れる血液の摩擦力と、βアドレナリン受容体（βAR）に作用するカテコールアミンによって引き起こされます。[ 107 ]血中の好中球数が増加し、最大6時間まで増加が持続し、未熟な好中球も存在します。好中球の増加（「好中球増多症」）は細菌感染症で見られるものと類似していますが、運動後は約24時間で細胞数は正常に戻ります。[ 107 ]

激しい運動中は循環リンパ球（主にナチュラルキラー細胞）の数が減少しますが、4～6時間後には正常に戻ります。細胞の最大2%が死滅しますが、そのほとんどは血液から組織、主に腸や肺へと移動し、そこで病原体に遭遇する可能性が最も高くなります。[ 107 ]

一部の単球は血液循環を離れ、筋肉に移動して分化してマクロファージになります。[ 107 ]これらの細胞は、幹細胞の数を増やす役割を担う増殖性マクロファージと、幹細胞を筋細胞に成熟させる役割を担う修復性マクロファージの2種類に分化します。[ 110 ]

修復と再生

免疫システム、特に自然免疫成分は、傷害後の組織修復において決定的な役割を果たしている。主要な役割を担うのはマクロファージと好中球であるが、γδ T細胞、自然リンパ球（ILC）、制御性T細胞（Treg）などの他の細胞因子も重要である。免疫細胞の可塑性と炎症誘発性シグナルと抗炎症性シグナルのバランスは、効率的な組織修復に不可欠な側面である。免疫成分と免疫経路は再生にも関与しており、例えば両生類ではアホロートルの四肢再生がその一例である。ある仮説によれば、再生可能な生物（例えばアホロートル）は再生できない生物よりも免疫能が低い可能性がある。[ 111 ]

ヒトの免疫障害

宿主防御の失敗は3つの大きなカテゴリーに分類されます：免疫不全[ 112 ] 、自己免疫[ 113 ]、および過敏症[ 114 ] 。

免疫不全

免疫不全は、免疫系の構成要素の1つ以上が不活性な場合に発生します。病原体に対する免疫系の反応能力は、若者と高齢者の両方で低下しており、免疫応答は免疫老化のために50歳前後で低下し始めます。[ 115 ] [ 116 ]先進国では、肥満、アルコール依存症、薬物使用が免疫機能低下の一般的な原因であるのに対し、発展途上国では栄養失調が免疫不全の最も一般的な原因です。[ 116 ]十分なタンパク質が摂取できない食事は、細胞性免疫、補体活性、食細胞機能、IgA抗体濃度、サイトカイン産生の低下と関連しています。さらに、遺伝子変異または外科的切除によって若年期に胸腺を失うと、重度の免疫不全と感染症に対する高い感受性につながります。[ 117 ]免疫不全は遺伝性または「後天性」の場合もあります。[ 118 ]重症複合免疫不全症は、多数の遺伝子変異によって引き起こされる機能的なT細胞とB細胞の発達障害を特徴とするまれな遺伝性疾患です。 [ 119 ]食細胞の病原体破壊能力が低下する慢性肉芽腫症は、遺伝性、すなわち先天性の免疫不全症の一例です。エイズや一部の癌は後天性免疫不全症を引き起こします。[ 120 ] [ 121 ]

自己免疫

キャプションを参照
自己免疫疾患である関節リウマチによって腫れて変形した手の関節

過剰な免疫反応は免疫機能不全のもう一つの側面であり、特に自己免疫疾患において顕著です。この場合、免疫系は自己と非自己を適切に区別できず、体の一部を攻撃します。通常、多くのT細胞と抗体は「自己」ペプチドと反応します。[ 122 ]胸腺と骨髄に存在する特殊細胞の機能の一つは、若いリンパ球に体全体で産生された自己抗原を提示し、自己抗原を認識する細胞を排除することで自己免疫を予防することです。[ 74 ]一般的な自己免疫疾患には、橋本病甲状腺炎[ 123 ] 、関節リウマチ[ 124 ] 、1型糖尿病[ 125 ]、全身性エリテマトーデス[ 126 ]などがあります。

過敏症

過敏症は、体自身の組織を損傷する免疫反応です。関与するメカニズムと過敏反応の経過に基づいて、4 つのクラス (タイプ I - IV) に分けられます。タイプ I 過敏症は、即時型またはアナフィラキシー反応で、アレルギーを伴います。症状は、軽い不快感から死までさまざまです。タイプ I 過敏症はIgEによって媒介され、抗原によって架橋されると肥満細胞と好塩基球の脱顆粒を引き起こします。 [ 127 ] タイプ II 過敏症は、抗体が個体自身の細胞上の抗原に結合し、それらを破壊するためにマークするときに発生します。これは抗体依存性 (または細胞傷害性) 過敏症とも呼ばれ、IgG 抗体とIgM抗体によって媒介されます。[ 127 ]さまざまな組織に沈着した免疫複合体(抗原、補体タンパク質、IgG 抗体と IgM 抗体の凝集体) は、タイプ III 過敏症反応を引き起こします。[ 127 ] IV型過敏症（細胞性過敏症または遅延型過敏症とも呼ばれる）は、通常2～3日で発症します。IV型反応は多くの自己免疫疾患や感染症に関与していますが、接触性皮膚炎にも関与することがあります。これらの反応は、 T細胞、単球、マクロファージによって媒介されます。[ 127 ]

特発性炎症

炎症は感染に対する免疫系の最初の反応の一つであるが[ 44 ]、原因不明のまま現れることもある。

炎症は、損傷した細胞や感染した細胞から放出されるエイコサノイドとサイトカインによって引き起こされます。エイコサノイドには、炎症に伴う発熱や血管拡張を引き起こすプロスタグランジンや、特定の白血球を引き寄せるロイコトリエンなどがあります。 [ 45 ] [ 46 ]一般的なサイトカインには、白血球間の情報伝達を担うインターロイキン、走化性を促進するケモカイン、宿主細胞におけるタンパク質合成を阻害するなど抗ウイルス効果を持つインターフェロンなどがあります。 [ 47 ]成長因子や細胞傷害性因子も放出されることがあります。これらのサイトカインやその他の化学物質は、感染部位に免疫細胞を呼び寄せ、病原体の除去後に損傷した組織の治癒を促進します。[ 48 ]

医療における操作

デキサメタゾンの骨格構造式、C22 H29 F O5
免疫抑制薬デキサメタゾンの骨格構造式

免疫反応は、自己免疫、アレルギー、移植拒絶反応から生じる望ましくない反応を抑制したり、免疫系をすり抜ける病原体（免疫化を参照）や癌に対する防御反応を刺激したりするために操作することができます。[ 128 ]

免疫抑制

免疫抑制薬は、過度の組織損傷が発生した場合に自己免疫疾患や炎症を抑制するため、また臓器移植後の拒絶反応を防ぐために使用されます。[ 129 ] [ 130 ]

抗炎症薬は炎症の影響を抑えるためによく用いられます。グルココルチコイドはこれらの薬剤の中で最も強力ですが、中心性肥満、高血糖、骨粗鬆症など、多くの望ましくない副作用を引き起こす可能性があります。[ 131 ]その使用は厳しく管理されています。低用量の抗炎症薬は、メトトレキサートやアザチオプリンなどの細胞傷害性薬剤や免疫抑制剤と併用されることがよくあります。

細胞傷害性薬剤は、活性化T細胞などの分裂細胞を殺傷することで免疫応答を阻害します。この殺傷は無差別であり、他の分裂を続ける細胞やその臓器にも影響を与え、毒性のある副作用を引き起こします。[ 130 ]シクロスポリンなどの免疫抑制薬は、シグナル伝達経路を阻害することで、T細胞がシグナルに正しく反応するのを阻害します。[ 132 ]

免疫刺激

様々な製品の販売業者や、カイロプラクター、ホメオパシー療法士、鍼灸師などの代替医療提供者による、免疫システムを刺激したり「強化」することができるという主張には、一般的に意味のある説明と有効性の証拠が欠けています。[ 133 ]

予防接種

口の中にポリオワクチンを点滴されている子供
エジプトにおけるポリオ予防接種

感染後、B細胞とT細胞が活性化することで長期的な能動記憶が獲得されます。能動免疫はワクチン接種によって人工的に生成することもできます。ワクチン接種（免疫化とも呼ばれる）の原理は、病原体由来の抗原を導入して免疫系を刺激し、その特定の病原体に関連する疾患を引き起こすことなく、その病原体に対する特異的免疫を獲得することです。 [ 134 ]この意図的な免疫反応の誘導は、免疫系の自然な特異性と誘導性を利用しているからこそ成功します。感染症は依然として人類の主要な死因の一つであり、ワクチン接種は人類が開発した免疫系を最も効果的に操作する方法です。[ 57 ] [ 135 ]

多くのワクチンは、無害な毒素成分を含む微生物の無細胞成分に基づいています。[ 134 ]無細胞ワクチン由来の抗原の多くは適応反応を強く誘導しないため、ほとんどの細菌ワクチンには、自然免疫系の抗原提示細胞を活性化し、免疫原性を最大化する追加のアジュバントが提供されています。[ 136 ]

腫瘍免疫学

免疫系のもう一つの重要な役割は、腫瘍を識別して排除することです。これは免疫監視と呼ばれています。腫瘍の形質転換した細胞は、正常細胞にはない抗原を発現します。免疫系にとって、これらの抗原は異物として認識され、その存在が免疫細胞による形質転換した腫瘍細胞の攻撃を引き起こします。腫瘍によって発現される抗原にはいくつかの発生源があります。[ 137 ]一部は子宮頸がん、[ 138 ]外陰部、膣、陰茎、肛門、口、および咽頭がんを引き起こすヒトパピローマウイルスなどの発がん性ウイルスに由来し、[ 139 ]その他は、正常細胞では低レベルですが腫瘍細胞では高レベルに達する生物自身のタンパク質です。一例として、チロシナーゼと呼ばれる酵素が高レベルで発現すると、特定の皮膚細胞 (例えば、メラノサイト) が黒色腫と呼ばれる腫瘍に変化します。[ 140 ] [ 141 ]腫瘍抗原の3番目の可能性のある発生源は、通常は細胞の成長と生存を制御するために重要なタンパク質であり、通常は癌遺伝子と呼ばれる癌誘発分子に変異します。[ 137 ] [ 142 ] [ 143 ]

キャプションを参照
マクロファージはがん細胞（大きなとげのある塊）を識別します。がん細胞と融合すると、マクロファージ（より小さな白血球）は腫瘍細胞を死滅させる毒素を注入します。がん治療のための免疫療法は、医学研究が活発に行われている分野です。[ 144 ]

腫瘍に対する免疫系の主な反応は、キラーT細胞を用いて異常細胞を破壊することであるが、ヘルパーT細胞の助けを借りることもある。[ 141 ] [ 145 ]腫瘍抗原はウイルス抗原と同様にMHCクラスI分子上に提示される。これにより、キラーT細胞は腫瘍細胞を異常細胞として認識することができる。[ 146 ] NK細胞も同様の方法で腫瘍細胞を殺傷するが、特に腫瘍細胞表面のMHCクラスI分子の数が正常細胞よりも少ない場合にその傾向が強く、これは腫瘍によく見られる現象である。[ 147 ]腫瘍細胞に対する抗体が生成され、補体系によって破壊されることもある。[ 142 ]

腫瘍の中には免疫系を回避して癌化するものもあります。[ 148 ] [ 149 ]腫瘍細胞は多くの場合、表面のMHCクラスI分子の数が減少しているため、キラーT細胞による検出を回避しています。[ 146 ] [ 148 ]一部の腫瘍細胞はまた、例えばマクロファージやリンパ球の活動を抑制するサイトカインTGF-βを分泌することにより、免疫応答を阻害する産物を放出します。[ 148 ] [ 150 ]さらに、腫瘍抗原に対する免疫寛容が生じ、免疫系が腫瘍細胞を攻撃しなくなることがあります。[ 148 ] [ 149 ]

逆説的に、マクロファージは腫瘍の成長を促進することができる[ 151 ]。腫瘍細胞がマクロファージを引き付けるサイトカインを放出し、次にマクロファージが腫瘍の発達を促進したり、幹細胞のような可塑性を促進したりする腫瘍壊死因子アルファなどのサイトカインや成長因子を生成する。 [ 148 ]さらに、腫瘍内の低酸素状態とマクロファージによって産生されるサイトカインの組み合わせにより、腫瘍細胞は転移を阻害するタンパク質の産生を減少させ、それによって癌細胞の拡散を助ける。[ 148 ]抗腫瘍性のM1マクロファージは腫瘍発達の初期段階で動員されるが、徐々に免疫抑制スイッチである腫瘍促進効果を持つM2に分化する。低酸素状態は抗腫瘍反応のためのサイトカイン産生を減少させ、マクロファージは徐々に腫瘍微小環境によって駆動されるIL-4およびIL-10を含む腫瘍促進性のM2機能を獲得する。[ 152 ]がん免疫療法は、免疫系を刺激してがん腫瘍を攻撃する医学的方法をカバーします。[ 153 ]

免疫原性の予測

薬物によっては中和免疫反応を引き起こす可能性があり、これは免疫系が薬物の作用を打ち消す中和抗体を生成することを意味します。これは、薬物を繰り返し投与したり、大量に投与した場合に特に当てはまります。これにより、より大きなペプチドやタンパク質（通常 6000 Daより大きい）をベースにした薬物の有効性が制限されます。[ 154 ]場合によっては、薬物自体は免疫原性ではありませんが、タキソールの場合のように、免疫原性化合物と併用されることがあります。ペプチドやタンパク質の免疫原性を予測する計算手法が開発されており、これは治療用抗体の設計、ウイルスコート粒子の変異の毒性評価、提案されているペプチドベースの薬物治療の検証に特に役立ちます。初期の手法は主に、親水性アミノ酸がエピトープ領域で疎水性アミノ酸よりも過剰に存在しているという観察に依存していました。 [ 155 ]しかし、最近の開発では、既存の既知のエピトープ（通常はよく研究されているウイルスタンパク質）のデータベースをトレーニングセットとして使用する機械学習技術に依存しています。[ 156 ] B細胞によって認識されることが知られている病原体のエピトープをカタログ化するための、公開アクセス可能なデータベースが確立されています。[ 157 ]バイオインフォマティクスに基づく免疫原性の研究の新しい分野は、免疫インフォマティクスと呼ばれています。[ 158 ]免疫プロテオミクスは、免疫応答に関与する大量のタンパク質（プロテオミクス）の研究です。[ 159 ]

進化とその他のメカニズム

免疫システムの進化

無脊椎動物はリンパ球や抗体に基づく体液性免疫反応を生成しないため、多成分の適応免疫系が最初の脊椎動物とともに出現した可能性が高い。 [ 160 ]クラドグラムに示されているように、免疫系は後口動物で進化した。 [ 160 ]

後口動物
先天性免疫

しかし、多くの種は、脊椎動物の免疫のこれらの側面の前身と思われるメカニズムを利用しています。免疫システムは構造的に最も単純な生命体にも存在し、細菌はバクテリオファージと呼ばれるウイルス病原体から身を守るために、制限修飾システムと呼ばれる独自の防御メカニズムを使用しています。[ 161 ]原核生物（細菌と古細菌）もまた、 CRISPR配列を用いて過去に接触したファージのゲノム断片を保持するシステムを通じて獲得免疫を有しており、これによりRNA干渉の形でウイルスの複製を阻止することができます。[ 162 ] [ 163 ]原核生物は他の防御メカニズムも有しています。[ 164 ] [ 165 ]免疫システムの攻撃的な要素は単細胞真核生物にも存在しますが、防御におけるその役割に関する研究はほとんどありません。[ 166 ]

パターン認識受容体は、ほぼすべての生物が病原体に関連する分子を識別するために使用するタンパク質です。デフェンシンと呼ばれる抗菌ペプチドは、すべての動植物に見られる自然免疫応答の進化的に保存された構成要素であり、無脊椎動物の全身免疫の主要な形態を構成しています。[ 160 ]補体系と貪食細胞も、ほとんどの無脊椎動物で利用されています。リボヌクレアーゼとRNA干渉経路はすべての真核生物で保存されており、ウイルスに対する免疫応答において役割を果たしていると考えられています。[ 167 ]

動物とは異なり、植物には食細胞がありませんが、多くの植物の免疫応答には、植物を介して送られる全身の化学シグナルが関与しています。[ 168 ]個々の植物細胞は、病原体関連分子パターンまたはPAMPとして知られる病原体関連分子に反応します。[ 169 ]植物の一部が感染すると、植物は局所的な過敏反応を起こし、感染部位の細胞は急速にアポトーシスを起こして、植物の他の部分への病気の拡散を防ぎます。全身獲得抵抗性は、植物が用いる防御反応の一種で、特定の感染性因子に対する植物全体の抵抗性を高めます。[ 168 ] RNAサイレンシング機構は、ウイルスの複製を阻害できるため、この全身応答において特に重要です。[ 170 ]

代替適応免疫システム

適応免疫系の進化は顎脊椎動物の祖先で起こった。適応免疫系の古典的な分子の多く（例えば、免疫グロブリンやT細胞受容体）は顎脊椎動物にのみ存在する。ヤツメウナギやヌタウナギなどの原始的な顎のない脊椎動物では、独特なリンパ球由来の分子が発見されている。これらの動物は、顎脊椎動物の抗原受容体と同様に、わずか数個（1つか2つ）の遺伝子から生成される可変リンパ球受容体（VLR）と呼ばれる分子の大規模な配列を持っている。これらの分子は、抗体と同様の方法で、同程度の特異性で病原性抗原に結合すると考えられている。[ 171 ]

病原体による操作

病原体の生存は、宿主の免疫応答を回避する能力にかかっています。そのため、病原体は免疫系による検出や破壊を回避しながら宿主への感染を可能にするいくつかの方法を進化させてきました。[ 172 ]細菌は、例えばII型分泌システムを用いて、物理的障壁を分解する酵素を分泌することで、しばしば物理的障壁を克服します。[ 173 ]また、III型分泌システムを用いて、宿主細胞に中空の管を挿入し、病原体から宿主へタンパク質を直接移動させる経路を提供します。これらのタンパク質は、しばしば宿主の防御を無効化するために利用されます。[ 174 ]

いくつかの病原体が自然免疫系を回避するために用いる回避戦略は、宿主の細胞内に隠れることである（細胞内病原性とも呼ばれる）。この場合、病原体はそのライフサイクルのほとんどを宿主細胞内で過ごし、免疫細胞、抗体、補体との直接接触から保護される。細胞内病原体の例としては、ウイルス、食中毒菌のサルモネラ菌、マラリア（Plasmodium spp.）やリーシュマニア症（Leishmania spp. ）を引き起こす真核寄生虫などがある。結核菌などの他の細菌は、補体による溶解を防ぐ保護カプセル内で生息する。[ 175 ]多くの病原体は、宿主の免疫応答を弱めたり誤った方向に向けたりする化合物を分泌する。[ 172 ]一部の細菌は免疫系の細胞やタンパク質から身を守るためにバイオフィルムを形成する。このようなバイオフィルムは、嚢胞性線維症の特徴である慢性の緑膿菌やブルクホルデリア・セノセパシア感染症など、多くの成功した感染症に存在します。[ 176 ]他の細菌は、抗体に結合して抗体を無効にする表面タンパク質を生成します。例としては、連鎖球菌（タンパク質G）、黄色ブドウ球菌（タンパク質A）、ペプトストレプトコッカス・マグナス（タンパク質L）などがあります。[ 177 ]

適応免疫系を回避するためのメカニズムはより複雑です。最も単純な方法は、病原体表面の非必須エピトープ（アミノ酸や糖など）を急速に変化させ、必須エピトープを隠蔽することです。これは抗原変異と呼ばれます。HIVはその一例です。HIVは急速に変異するため、宿主標的細胞への侵入に不可欠なウイルスエンベロープ上のタンパク質が絶えず変化しています。抗原のこうした頻繁な変化が、このウイルスに対するワクチンの失敗の原因となっている可能性があります。 [ 178 ]寄生虫トリパノソーマ・ブルーセイも同様の戦略を用いており、表面タンパク質を常に別の種類に切り替えることで、抗体反応の一歩先を行くことができます。[ 179 ]宿主分子で抗原をマスキングすることも、免疫系による検出を回避するための一般的な戦略です。HIVでは、ウイルス粒子を覆うエンベロープは宿主細胞の最外膜から形成されます。このような「自己を覆い隠す」ウイルスは、免疫系がウイルスを「非自己」構造として識別することを困難にします。[ 180 ]

免疫学の歴史

ひげを生やし、眼鏡をかけ、スーツとネクタイを着た、年配の痩せた男性の肖像画
パウル・エールリッヒ（1854-1915）は、免疫学への貢献により1908年にノーベル賞を受賞しました。[ 181 ]

免疫学は、免疫系の構造と機能を研究する科学です。その起源は医学と、病気に対する免疫の原因に関する初期の研究にあります。免疫に関する最も古い記録は、紀元前430年のアテネのペスト流行の際です。トゥキュディデスは、以前の病気から回復した人は、再び病気にかかることなく病人を看護できることに気づきました。[ 182 ] 18世紀には、ピエール＝ルイ・モロー・ド・モーペルテュイがサソリの毒の実験を行い、特定のイヌとネズミがこの毒に免疫があることを観察しました。[ 183 ]​​ 10世紀には、ペルシャの医師アル＝ラーズィー（ラーゼスとしても知られる）が、史上初の獲得免疫理論を著し、[ 184 ] [ 185 ]天然痘の発症​​が、その生存者を将来の感染から守ると指摘しました。彼は、血液から「余分な水分」が排出されることで免疫が働き、それによって病気の再発を防ぐと説明したが、この理論は当時知られていた天然痘に関する多くの観察結果を説明するものであった。[ 186 ]

これらをはじめとする獲得免疫に関する観察は、後にルイ・パスツールによってワクチンの開発や細菌説の提唱に活用された。[ 187 ]パスツールの理論は、瘴気説などの当時の疾病理論とは正反対であった。微生物が感染症の原因であることが確認されたのは、ロベルト・コッホが1891年にその証明を行い、1905年にノーベル賞を受賞した後のことであった。[ 188 ]ウイルスがヒトの病原体であることが確認されたのは、1901年にウォルター・リードが黄熱病ウイルスを発見した時であった。[ 189 ]

免疫学は19世紀末にかけて、体液性免疫と細胞性免疫の研究が急速に発展し、大きな進歩を遂げた。[ 190 ]特に重要なのは、抗原抗体反応の特異性を説明する側鎖理論を提唱したパウル・エールリッヒの研究である。体液性免疫の理解に対する彼の貢献は、細胞免疫学の創始者であるエリエ・メチニコフと共に、1908年にノーベル賞を受賞したことで認められた。[ 181 ] 1974年、ニールス・カイ・イェルネは免疫ネットワーク理論を開発し、1984年にジョルジュ・JF・ケーラー、セザール・ミルシュタインと共に免疫システムに関する理論でノーベル賞を受賞した。 [ 191 ] [ 192 ]

参照

参考文献

引用

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一般書誌

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免疫システムに関する図書館資料
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