免疫反応

免疫応答とは、炎症の状況下で生体内で起こる生理的反応であり、外来因子から身を守るためのものです。外来因子には、体から排除されないと宿主生物の健康に深刻な問題を引き起こす可能性のある、さまざまな毒素、ウイルス、細胞内および細胞外細菌、原虫、蠕虫、真菌などが含まれます。^{[ 1 ]}

さらに、免疫反応には他の形態もあります。例えば、無害な外因性因子（花粉や食品成分など）がアレルギーを引き起こすことがあります。ラテックスや金属もアレルゲンとして知られています。移植された組織（例えば血液）や臓器は、移植片対宿主病を引き起こす可能性があります。Rh病として知られる免疫反応の一種は、妊婦に見られることがあります。これらの特殊な免疫反応は、過敏症に分類されます。もう一つの特殊な免疫反応は、抗腫瘍免疫です。

一般的に、免疫応答には自然免疫系と獲得免疫系の2つの系統があり、これらが連携して病原体から体を守ります。どちらの系統も、体液性免疫と細胞性免疫の両方の要素に関与しています。

先天性免疫は、侵入者に対する身体の最初の反応であり、あらゆる種類の病原体に対する非特異的かつ迅速な反応として知られています。先天性免疫応答の構成要素には、皮膚や粘膜などの物理的バリア、好中球、マクロファージ、単球などの免疫細胞、サイトカインや補体などの可溶性因子が含まれます。^{[ 2 ]}一方、獲得免疫は、特定の抗原に対する身体の免疫応答であり、そのため、関連する構成要素の活性化に時間がかかります。獲得免疫には、樹状細胞、T細胞、B細胞などの細胞、および抗体（免疫グロブリンとも呼ばれる）が含まれます。抗体は抗原と直接相互作用し、侵入者に対する強力な反応に非常に重要な構成要素です。^{[ 1 ]}

生物が特定の抗原に初めて接触すると、病原体から身を守る活性化細胞であるエフェクターT細胞とB細胞が産生されます。初回曝露の結果としてこれらのエフェクター細胞が産生されることを一次免疫応答と呼びます。同じ病原体が再び生物に侵入した場合、記憶T細胞と記憶B細胞も産生されます。生物が同じ病原体に再び曝露された場合、二次免疫応答が発動し、初回曝露による記憶細胞のおかげで免疫系は迅速かつ強力に反応することができます。^{[ 3 ]}ワクチンは、一次免疫応答を誘発するために、弱体化、死滅、または断片化された微生物を導入します。これは、実際の病原体に曝露された場合に、体が二次免疫応答に頼って迅速に防御できるようにするためです。^{[ 4 ]}

自然免疫応答は、生物が異物侵入者に対して最初にとる反応です。この免疫応答は、多くの異なる種にわたって進化的に保存されており、すべての多細胞生物は何らかの形で自然免疫応答のバリエーションを持っています。^{[ 5 ]}自然免疫システムは、皮膚や粘膜などの物理的バリア、好中球、マクロファージ、単球などのさまざまな細胞型、およびサイトカインや補体などの可溶性因子で構成されています。^{[ 2 ]}適応免疫応答とは対照的に、自然免疫応答は特定の異物侵入者に特異的ではなく、その結果、病原体を体から迅速に排除します。

病原体はパターン認識受容体（PRR）によって認識および検出されます。これらの受容体はマクロファージの表面にある構造で、異物と結合して免疫細胞内で細胞シグナル伝達を開始することができます。具体的には、PRRは病原体関連分子パターン（PAMP）を識別します。PAMPは病原体の不可欠な構造成分です。PAMPの例としては、ペプチドグリカン細胞壁やリポ多糖（LPS）などがあり、これらはどちらも細菌の必須成分であり、そのため多くの異なる細菌種間で進化的に保存されています。^{[ 6 ]}

外来病原体が物理的障壁を迂回して生体内に侵入すると、マクロファージ上のPRRが特定のPAMPを認識して結合します。この結合によりシグナル伝達経路が活性化され、転写因子NF-κBがマクロファージの核内に入り、IL-8、IL-1、TNFαなどの様々なサイトカインの転写と最終的な分泌が開始されます。^{[ 5 ]}これらのサイトカインの放出は、好中球が血管から感染組織へ移動するために必要です。好中球が組織内に入ると、マクロファージと同様に、病原体や微生物を貪食して殺すことができます。

補体は、自然免疫系のもう 1 つの構成要素であり、異なる方法で活性化される 3 つの経路から構成されています。古典経路は、IgG または IgM が病原体の細胞膜または抗原結合抗体上の標的抗原に結合すると引き起こされます。代替経路は、ウイルス、真菌、細菌、寄生虫などの異物表面によって活性化され、C3 の「ティックオーバー」により自己活性化が可能です。レクチン経路は、マンノース結合レクチン(MBL) またはフィコリン、別名特異的パターン認識受容体が、酵母、細菌、寄生虫、ウイルスなどの侵入微生物の表面にある病原体関連分子パターンに結合すると引き起こされます。 ^{[ 7 ]} 3 つの経路のそれぞれが、1 つの経路が機能しなくなった場合、または異物侵入者がこれらの経路の 1 つを回避できた場合でも、補体が機能し続けることを保証します (多層防御の原則)。^{[ 5 ]}経路は異なる方法で活性化されるが、補体系の全体的な役割は病原体をオプソニン化し、感染と戦うのに役立つ一連の炎症反応を誘導することである。

適応免疫応答は、体の第二の防御線です。適応免疫系の細胞は非常に特異的です。なぜなら、発生初期段階でB細胞とT細胞は特定の抗原にのみ特異的な抗原受容体を発達させるからです。これはB細胞とT細胞の活性化にとって非常に重要です。B細胞とT細胞は非常に危険な細胞であり、厳密な活性化プロセスを経ずに攻撃できる場合、欠陥のあるB細胞またはT細胞は宿主自身の健康な細胞を排除し始める可能性があります。^{[ 8 ]}ナイーブヘルパーT細胞の活性化は、抗原提示細胞（APC）が細胞表面のMHCクラスII分子を介して外来抗原を提示するときに起こります。これらのAPCには、樹状細胞、B細胞、マクロファージが含まれ、これらはMHCクラスIIだけでなく、ヘルパーT細胞上の共刺激受容体によって認識される共刺激リガンドも特別に備えています。共刺激分子がなければ、適応免疫応答は非効率になり、T細胞はアネルギー状態になります。特定の抗原提示細胞 (APC) によって活性化される T 細胞サブグループが複数存在し、各 T 細胞はそれぞれ固有の微生物病原体に対処するための特別な機能を備えています。活性化される T 細胞の種類と生成される応答の種類は、部分的には、APC が最初に抗原に遭遇した状況に依存します。^{[ 9 ]}ヘルパー T 細胞が活性化されると、リンパ節内のナイーブ B 細胞を活性化することができます。ただし、B 細胞の活性化は 2 段階のプロセスです。まず、特定の B 細胞に特異的な免疫グロブリン M (IgM) および免疫グロブリン D (IgD) 抗体である B 細胞受容体が抗原に結合する必要があり、これにより内部処理が行われ、抗原が B 細胞の MHC クラス II 分子上に提示されます。これが起こると、MHC に結合した抗原を識別できるヘルパー T 細胞が共刺激分子と相互作用し、B 細胞を活性化します。その結果、B 細胞は侵入者に対するオプソニンとして作用する抗体を分泌する形質細胞になります。

適応免疫系の特異性は、すべてのB細胞とT細胞が異なるという事実によるものです。そのため、あらゆる侵入者を認識して攻撃する準備のできた多様な細胞群が存在します。^{[ 8 ]}しかし、トレードオフとして、適応免疫応答は、その細胞が非常に特異的であり、実際に作用する前に活性化が必要なため、体の自然免疫応答よりもはるかに遅くなります。特異性に加えて、適応免疫応答は免疫記憶でも知られています。抗原に遭遇した後、免疫系は記憶T細胞と記憶B細胞を生成し、生物が同じ抗原に再び遭遇した場合に、より迅速で強力な免疫応答を可能にします。^{[ 8 ]}

外部からの刺激に応じて、いくつかの種類の免疫応答（IR）が区別される。このパラダイムでは、免疫系（自然免疫と獲得免疫の両方）および非免疫系の細胞および分子成分が、様々なエクスポソームの刺激に最適に対応するように組織化されている。

現在、IRにはいくつかの種類が分類されている。^{[ 10 ] [ 11 ]}

1型免疫応答は、ウイルス、細胞内細菌、寄生虫によって引き起こされる。この反応に関与する因子は、1型自然リンパ球（ILC1）、NK細胞、Th1細胞、マクロファージ、オプソニン化IgGアイソタイプである。

2型免疫応答は、毒素や多細胞寄生虫によって引き起こされます。ILC2、上皮細胞、Th2リンパ球、好酸球、好塩基球、肥満細胞、IgEが重要な役割を担っています。

3型免疫応答は、ILC3、Th17、好中球、オプソニン化IgGアイソタイプを動員することにより、細胞外細菌や真菌を標的とする。

感染性疾患以外の病態でも、IR の別のタイプが観察されることがある。^{[ 12 ]}

すべてのタイプの免疫応答には、センサー（ILC、NK細胞）、適応（T細胞とB細胞）、およびエフェクター（好中球、好酸球、好塩基球、肥満細胞）の部分があります。^{[ 11 ]}