体液性免疫

体液性免疫は、細胞外液に存在する高分子（分泌抗体、補体タンパク質、特定の抗菌ペプチドなど）によって媒介される免疫の側面です。体液性免疫は、体液または体液に含まれる物質に関係するため、このように呼ばれています。これは、細胞性免疫とは対照的です。体液性免疫は、抗体媒介免疫とも呼ばれます。

免疫システムを構成する分子および細胞成分の研究は、それらの機能と相互作用を含め、免疫学の中心的な科学です。免疫システムは、より原始的な自然免疫システムと、脊椎動物の獲得免疫または適応免疫システムに分けられ、それぞれに体液性免疫要素と細胞性免疫要素の両方が含まれています。

体液性免疫とは、抗体産生とそれに伴う同時進行のプロセスを指し、Th2活性化とサイトカイン産生、胚中心形成とアイソタイプスイッチング、親和性成熟と記憶細胞生成などが含まれます。また、抗体のエフェクター機能も指し、病原体と毒素の中和、古典的な補体活性化、オプソニンによる貪食と病原体排除の促進も含まれます。^[1]

体液性免疫の概念は、血清成分の抗菌活性の分析に基づいて発展しました。ハンス・ブフナーは体液性免疫理論の発展の功績を認められています。^[2] 1890年、ブフナーは、血清やその他の体液に存在し、微生物を殺すことができる「保護物質」としてアレキシンのことを説明しました。後にポール・エールリッヒによって「補体」として再定義されたアレキシンは、細胞性免疫と体液性免疫の組み合わせにつながる自然免疫反応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特徴を橋渡しするのに役立ちました。^[2]

1888年にジフテリアと破傷風の原因となる細菌が発見された後、エミール・フォン・ベーリングと北里柴三郎は、病気は必ずしも微生物自体によって引き起こされるわけではないことを示した。彼らは、細胞を含まない濾液が病気を引き起こすのに十分であることを発見した。1890年には、後にジフテリア毒素と名付けられたジフテリアの濾液が動物の予防接種に使用され、免疫血清には毒素の活性を中和し、免疫のない動物に免疫を移すことができる抗毒素が含まれていることを実証する試みがなされた。 ^[3] 1897年、パウル・エールリッヒは、植物毒素のリシンとアブリンに対する抗体が形成されることを示し、これらの抗体が免疫の原因であると提唱した。^{[2]エールリッヒは同僚のフォン・ベーリングとともに}ジフテリア抗毒素の開発に進み、これが近代免疫療法の最初の大きな成功となった。^{[3]特定の適合抗体の発見は、免疫の標準化と長引く}感染症の特定の主要なツールとなった。^[3]

抗体または免疫グロブリンは、血液やリンパ液中に存在する糖タンパク質です。構造的には、抗体は大きなY字型の球状タンパク質です。哺乳類には、免疫グロブリンA、免疫グロブリンD、免疫グロブリンE、免疫グロブリンG、免疫グロブリンMの5種類の抗体があります。各免疫グロブリンクラスは生物学的特性が異なり、異なる抗原に対処できるように進化してきました。^[5]抗体は、免疫系のB細胞に由来する形質細胞によって合成され、分泌されます。

抗体は、獲得免疫系によって細菌やウイルスなどの異物を識別し、中和するために使用されます。各抗体は、その標的に固有の特定の抗原を認識します。抗体は、特定の抗原に結合することで、抗体抗原産物の凝集と沈殿を引き起こし、マクロファージやその他の細胞による貪食を促し、ウイルス受容体をブロックし、補体経路などの他の免疫反応を刺激します。

不適合血液の輸血は、体液性免疫反応によって媒介される輸血反応を引き起こします。急性溶血反応と呼ばれるこのタイプの反応は、宿主の抗体によるドナー赤血球の急速な破壊（溶血）をもたらします。原因は通常、間違った血液単位を間違った患者に投与するなどの事務上の誤りです。症状は発熱と悪寒で、背中の痛みやピンク色または赤色の尿（ヘモグロビン尿）を伴うこともあります。主な合併症は、赤血球の破壊によって放出されたヘモグロビンが急性腎不全を引き起こす可能性があることです。

体液性免疫応答では、ナイーブB細胞が骨髄で成熟プロセスを開始し、細胞表面に沿ってB細胞受容体（BCR）を獲得します。 ^{[6]これらのBCRは、特定の}抗原に対して高い結合親和性を持つ膜結合タンパク質複合体です。この特異性は、 BCRの可変領域を構成する重鎖および軽鎖ポリペプチドのアミノ酸配列に由来します。 ^{[7] BCRが抗原と相互作用すると、その}抗原にのみ結合する固有の抗体を生成するようにB細胞を指示する結合​​シグナルが生成されます。その後、成熟したB細胞は骨髄からリンパ節または他のリンパ器官に移動し、そこで病原体と遭遇し始めます。

B細胞が抗原に遭遇すると、シグナルが活性化され、抗原は受容体に結合し、エンドサイトーシスによってB細胞内に取り込まれます。抗原は処理され、MHC-IIタンパク質によって再びB細胞表面に提示されます。MHC-IIタンパク質はヘルパーT細胞によって認識され、タンパク質の生成を刺激して、B細胞が増殖し、その子孫が血液中を循環する抗体分泌細胞に分化できるようにします。^{[8] B細胞は、} T細胞の助けを借りずに特定の微生物因子によって活性化され、抗原に直接作用して存在する病原体に反応する能力を持っています。^[8]

B 細胞は、ヘルパー T 細胞 (T _H ) が複合体に結合するのを待ちます。この結合により T _H細胞が活性化され、サイトカインが放出されます。サイトカインはB 細胞の急速な分裂を誘導し、何千もの B 細胞の同一のクローンを作ります。これらの娘細胞は、形質細胞または記憶細胞になります。記憶 B 細胞はここでは不活性のままですが、後に再感染によりこれらの記憶 B 細胞が同じ抗原に遭遇すると、分裂して形質細胞を形成します。一方、形質細胞は大量の抗体を生成し、それが循環系に自由に放出されます。

これらの抗体は抗原に遭遇し、結合します。これにより、宿主細胞と外来細胞間の化学反応が妨げられるか、抗原部位間に橋が形成され、適切な機能が妨げられる可能性があります。また、抗体の存在により、マクロファージやキラー細胞が抗体 を攻撃し、貪食する可能性もあります。

補体系は、生物から病原体を除去するのに役立つ自然免疫系の生化学的カスケードです。これは、標的細胞の細胞膜を破壊して細胞の細胞溶解を引き起こすために一緒に働く多くの小さな血漿タンパク質から派生しています。補体系は、35を超える可溶性および細胞結合タンパク質で構成されており、そのうち12は補体経路に直接関与しています。^[1]補体系は、自然免疫と獲得免疫の両方の活動に関与しています。

このシステムの活性化は、細胞溶解、走化性、オプソニン化、免疫クリアランス、炎症、および貪食のための病原体の標識化につながる。これらのタンパク質は血清 グロブリン分画の5％を占める。これらのタンパク質のほとんどは、タンパク質分解によって切断されるまで不活性な酵素前駆体として循環している。^[1]

補体系を活性化する生化学的経路には、古典的補体経路、代替補体経路、マンノース結合レクチン経路の3つがある。^[9]これらのプロセスは、補体活性化の最初のステップであるC3コンバターゼを活性化するプロセス^[10]のみが異なり、その後のプロセスは最終的には同じである。

古典的経路は、抗原に結合した抗体が自由に浮遊することで開始されます。これにより、小さな補体サブユニットが酵素的に切断され、合成されて C3 転換酵素が形成されます。

これは、細菌の表面にあるマンノースなどの細菌炭水化物モチーフによって開始されるマンノース結合レクチン経路とは異なります。結合プロセスの後、古典的経路の場合と同じサブユニットの切断と合成が起こります。代替補体経路は、以前の経路とは完全に異なります。この経路は加水分解された C3 の存在下で自発的に開始し、次に切断されて C3 コンバターゼを形成できる他のサブユニットをリクルートします。3 つの経路すべてにおいて、C3 コンバターゼが合成されると、補体はサブユニットに切断され、細菌細胞壁上に膜攻撃複合体 (MAC) と呼ばれる構造を形成して細菌を破壊するか^[11]、サイトカインやケモカインとして作用して免疫応答を増幅します。

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