Loading article…
粘膜免疫学は、腸、泌尿生殖器、呼吸器の粘膜で起こる免疫系反応を研究する学問です。[1]粘膜は、微生物、食物、吸入抗原と常に接触しています。[2]健康な状態では、粘膜免疫系は感染性病原体から生体を保護し、無害な常在微生物や良性の環境物質に対する寛容性を維持しています。 [1]この寛容性と病原体排除のバランスが崩れると、食物アレルギー、過敏性腸症候群、感染症への感受性などの病態につながる可能性があります。[2]
粘膜免疫系は、細胞成分、体液性免疫、そして微生物や有害異物の体内への侵入を防ぐ防御機構から構成されています。これらの防御機構は、物理的バリア（上皮内層、粘液、繊毛機能、腸蠕動運動など）と化学的因子（pH、抗菌ペプチドなど）に分けられます。[3]
関数
粘膜免疫システムは主に 3 つの機能を果たします。
物理的な障壁
粘膜バリアの完全性は、病原体が体内に侵入するのを物理的に阻止します。[4]バリア機能は、年齢、遺伝、粘膜上に存在するムチンの種類、免疫細胞、神経、神経ペプチドの相互作用、および共感染などの要因によって決定されます。バリアの完全性は、粘膜上で実行される免疫抑制メカニズムに依存します。[3]粘膜バリアは、粘膜上皮細胞間のタイトジャンクションと細胞表面の粘液の存在により形成されます。 [4]粘液を形成するムチンは、静的シールドによって粘膜上の成分から保護し、樹状細胞（DC）の抗炎症状態を誘導することで腸抗原の免疫原性を制限します。[5]
能動免疫
粘膜表面は外部抗原や微生物と常に接触しているため、多くの免疫細胞が必要になります。例えば、全リンパ球の約3/4は粘膜に存在します。[3]これらの免疫細胞は二次リンパ組織に存在し、主に粘膜表面に分布しています。[3]
粘膜関連リンパ組織（MALT）は、生物にとって重要な第一線の防御を提供します。脾臓とリンパ節とともに、扁桃腺とMALTは二次リンパ組織であると考えられています。[7]
MALTの細胞成分は主に樹状細胞、マクロファージ、自然リンパ球、粘膜関連不変T細胞、上皮内T細胞、制御性T細胞（Treg）、IgA分泌形質細胞で構成されています。[1] [3] [8]
上皮内T細胞（通常はCD8+）は、粘膜上皮細胞の間に存在します。これらの細胞は、古典的なT細胞のように一次活性化を必要としません。代わりに、抗原を認識すると、これらの細胞はエフェクター機能を開始し、病原体のより迅速な除去をもたらします。[8] Tregは粘膜上に豊富に存在し、さまざまな機能、特に抗炎症性サイトカインの産生を通じて、寛容の維持に重要な役割を果たしています。[9]健康な人の粘膜常在抗原提示細胞（APC）は、寛容原性表現型を示します。[10]これらのAPCは、その表面にTLR2またはTLR4を発現していません。さらに、通常、これらの細胞上にはごくわずかなレベルのLPS受容体CD14しか存在しません。[10]粘膜樹状細胞は、特定の種類のサイトカインの産生と共刺激に関与する分子の種類によって、その後の免疫応答の種類を決定します。[3]例えば、IL-6およびIL-23の産生はTh17 応答を誘導し、[4] IL-12、IL-18、およびINF-γ はTh1 応答を誘導し、[3] [4] IL-4 はTh2 応答を誘導し、[4] IL -10、TGF-β、およびレチノイン酸は耐性を誘導します。[11]自然リンパ球細胞は粘膜に豊富に存在し、組織由来のシグナルに反応してサイトカインを急速に産生することで、免疫、炎症、およびバリア恒常性の調節因子として機能します。[12]
適応粘膜免疫系は、分泌抗体（主にIgA）を介した免疫排除のメカニズムを通じて粘膜の 恒常性維持に関与しており、侵入病原体の体組織への浸透を阻害し、潜在的に危険な外因性タンパク質の浸透を防ぎます。[13]適応粘膜免疫のもう1つのメカニズムは、主にTregを介した免疫抑制メカニズムの実装であり、無害な抗原に対する局所および末梢過敏症、つまり経口耐性を防ぎます。[11]
腸内の基本的な免疫反応
腸管では、リンパ組織は腸管関連リンパ組織（GALT）に分散している。腸管内の多数の免疫系細胞は、パイエル板と呼ばれるドーム状の構造とクリプトパッチと呼ばれる小さな粘膜リンパ集合体の中に存在する。[14]パイエル板の上には上皮細胞の層があり、粘液とともに下層組織への微生物の侵入に対するバリアを形成する。抗原サンプリングはパイエル板の重要な機能である。パイエル板の上には、抗原サンプリングを助けるはるかに薄い粘液層がある。[14]パイエル板の上皮層にはM細胞と呼ばれる 特殊な貪食細胞があり、トランスサイトーシスのプロセスを通じて腸管バリアを越えて抗原物質を輸送することができる。[15]このようにして腸管腔から輸送された物質は、パイエル板に存在する抗原提示細胞によって提示される。[14] [15]さらに、パイエル板の樹状細胞は、M細胞特異的な細胞間孔を通して樹状突起を伸ばすことができ、転座したIgA免疫複合体を捕捉することもできる。[16]その後、樹状細胞は局所腸間膜リンパ節のナイーブT細胞に抗原を提示する。[17]
粘膜バリアの恒常性が破られておらず、侵襲性病原体が存在しない場合、樹状細胞はTGF-βとレチノイン酸の分泌によるTregの誘導により腸内で寛容を誘導する。[17]これらのTregはさらにリンパ管を通って絨毛固有層へ移動する。そこでTregはIL-10とIL-35を産生し、これが固有層内の他の免疫細胞に寛容誘導状態をもたらす。[17]
しかし、腸管バリアの恒常性が損なわれると炎症が起こります。細菌と直接接触した上皮は活性化され、危険関連分子パターン（DAMP）を作り始めます。 [17]上皮細胞から放出された警報分子は免疫細胞を活性化します。 [17] [18]この環境では樹状細胞とマクロファージが活性化され、 IL-6、IL-12、IL-23などの主要な炎症誘発性サイトカインを産生し、より多くの免疫細胞を活性化して炎症誘発性状態に導きます。[18]活性化されたエフェクター細胞は次にTNF、IFNγ、IL-17を産生します。[18]好中球は患部に引き寄せられ、エフェクター機能を果たし始めます。[1]進行中の感染が除去された後、恒常性を回復するために炎症反応を停止する必要があります。[17]損傷した組織は治癒し、すべてが自然な耐性状態に戻ります。[17]
新生児
出生時には、新生児の粘膜 免疫系は比較的未発達であり、発達を促進するために腸内細菌叢のコロニーを必要とする。 [7] 微生物叢の構成は3歳前後で安定する。 [2]新生児期および幼児期には、宿主免疫と微生物叢の相互作用が重要である。この相互作用中に、さまざまな免疫アームが教育される。それらは恒常性維持に寄与し、将来の免疫システム設定、すなわち感染症や炎症性疾患に対する感受性を決定する。[2] [3]たとえば、腸粘膜のB細胞株は、腸の免疫グロブリンレパートリーに影響を及ぼす常在微生物からの細胞外シグナルによって制御される。[19]幼児期の微生物叢の多様性は、アレルギーの発症に関連する粘膜IgEの誘導から体を保護します。[20]
粘膜ワクチン
粘膜免疫システムは免疫システムにおける最前線に位置することから、 COVID-19、[21] [22 ] [23] [24] [25] HIV、[26]アレルギー、ポリオウイルス、インフルエンザA型およびB型、ロタウイルス、コレラ菌など、さまざまな疾患のワクチンへの応用が研究されています。[27] [28]
参照
参考文献
- ^ abcd 「粘膜免疫学 - 最新の研究とニュース」。ネイチャーポートフォリオ。Springer Nature Limited 。 2016年11月8日閲覧。
- ^ abcdef Zheng D、Liwinski T、Elinav E（2020年6月）。「健康と病気における微生物叢と免疫の相互作用」。細胞研究 。30 （ 6 ）：492–506。doi ： 10.1038 / s41422-020-0332-7。PMC 7264227。PMID 32433595。
- ^ abcdefghi Brandtzaeg P (2009). Brandtzaeg P、Isolauri E、Prescott SL (編)。 」「粘膜免疫学のABC」。ネスレ栄養ワークショップシリーズ。小児科プログラム。ネスレ栄養研究所ワークショップシリーズ。64 ： 23〜38、ディスカッション38〜43、251〜7。doi ：10.1159/ 000235781。ISBN 978-3-8055-9167-6. PMID 19710513。
- ^ abcde 奥村 亮、武田 健（2018年12月）。「粘膜バリアによる腸管恒常性の維持」。 炎症と再生。38 （1）：5。doi ： 10.1186 / s41232-018-0063 - z。PMC 5879757。PMID 29619131。
- ^ Shan M、Gentile M、Yeiser JR 、Walland AC、Bornstein VU、Chen K、他 (2013 年 10 月)。「粘液は免疫調節シグナルを伝達することで腸の恒常性と経口耐性を高める」。Science。342 ( 6157 ) : 447–453。Bibcode : 2013Sci ...342..447S。doi :10.1126/science.1237910。PMC 4005805。PMID 24072822。
- ^ この記事には、CC BY 4.0 ライセンスで利用可能なテキストが組み込まれています。 Betts, J Gordon; Desaix, Peter; Johnson, Eddie; Johnson, Jody E; Korol, Oksana; Kruse, Dean; Poe, Brandon; Wise, James; Womble, Mark D; Young, Kelly A (2023 年 9 月 13 日)。解剖学と生理学。ヒューストン: OpenStax CNX。21.5 病原体に対する免疫応答。ISBN 978-1-947172-04-3。
- ^ ab Torow N, Marsland BJ, Hornef MW, Gollwitzer ES (2017年1月). 「新生児粘膜免疫学」.粘膜免疫学. 10 (1): 5–17. doi : 10.1038/mi.2016.81 . PMID 27649929. S2CID 3556125.
- ^ ab Olivares -Villagómez D、Van Kaer L（2018年4月）。「腸管上皮内リンパ球：粘膜バリアの監視役」。免疫学の動向。39 （ 4 ）： 264–275。doi ：10.1016 /j.it.2017.11.003。PMC 8056148。PMID 29221933。
- ^ Richert-Spuhler LE、Lund JM (2015)。「免疫の支点：制御性T細胞が感染時の炎症誘発と抗炎症のバランスを決定づける」。分子生物学とトランスレーショナルサイエンスの進歩。136 。エルゼビア：217–243。doi ：10.1016 / bs.pmbts.2015.07.015。ISBN 978-0-12-803415-6. PMC 4769439 . PMID 26615099.
- ^ ab Koenig JE, Spor A, Scalfone N, Fricker AD, Stombaugh J, Knight R, et al. (2011年3月). 「発達中の乳児腸内微生物叢における微生物群集の継承」. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 108 (Supplement_1): 4578–4585. Bibcode :2011PNAS..108.4578K. doi : 10.1073/pnas.1000081107 . PMC 3063592 . PMID 20668239.
- ^ ab Traxinger BR、Richert-Spuhler LE、Lund JM（2021年11月）。「粘膜組織制御性T細胞は、抗原侵入口における免疫と寛容のバランスをとる上で不可欠である」。粘膜免疫学。15 （3）：398–407。doi ： 10.1038/s41385-021-00471- x。PMC 8628059。PMID 34845322 。
- ^ Sonnenberg GF、Hepworth MR（2019年10月）。 「自然リンパ球と適応免疫の機能的相互作用」。Nature Reviews 。免疫学。19（10）：599–613。doi ： 10.1038 /s41577-019-0194-8。PMC 6982279。PMID 31350531。
- ^ Chen K、Magri G、Grasset EK、Cerutti A（2020年7月）。「粘膜抗体反応の再考：IgM、IgG、IgDがIgAに加わる」。Nature Reviews 。 免疫学。20 （7）：427–441。doi ： 10.1038 /s41577-019-0261-1。PMC 10262260。PMID 32015473。S2CID 211017339。
- ^ abc モルベ UM、ヨルゲンセン PB、フェントン TM、フォン ブルク N、リース LB、スペンサー J、アガエース WW (2021 年 7 月)。 「ヒト腸管関連リンパ組織 (GALT); 多様性、構造、および機能」。粘膜免疫学。14 (4): 793–802。土井: 10.1038/s41385-021-00389-4。PMID 33753873。S2CID 232322692 。
- ^ ab Dillon A, Lo DD (2019-07-02). 「M細胞：粘膜免疫監視のインテリジェントエンジニアリング」。 免疫学の最前線。10：1499。doi ：10.3389/ fimmu.2019.01499。PMC 6614372。PMID 31312204。
- ^ Stagg AJ (2018-12-06). 「健康と腸の炎症における腸管樹状細胞」。Frontiers in Immunology . 9 : 2883. doi : 10.3389/fimmu.2018.02883 . PMC 6291504. PMID 30574151 .
- ^ abcdefg Tordesillas L、Berin MC（2018年10月） 。 「経口耐性のメカニズム」。アレルギーと免疫学の臨床レビュー。55 （2）：107–117。doi ：10.1007 /s12016-018-8680-5。PMC 6110983。PMID 29488131。
- ^ abc Chistiakov DA、Bobryshev YV、 Kozarov E、Sobenin IA、Orekhov AN (2015-01-13)。「腸粘膜耐性と腸内細菌叢の粘膜耐性への影響」 。Frontiers in Microbiology。5 : 781。doi : 10.3389 / fmicb.2014.00781。PMC 4292724。PMID 25628617。
- ^ Wesemann DR、Portuguese AJ、Meyers RM、Gallagher MP、Cluff- Jones K、Magee JM、他 (2013 年 9 月)。「微生物のコロニー形成は腸管粘膜固有層における早期 B 細胞系統の発達に影響を与える」。Nature。501 ( 7465 ) : 112–115。Bibcode : 2013Natur.501..112W。doi : 10.1038/nature12496。PMC 3807868。PMID 23965619。
- ^ Integrative HMP (iHMP) Research Network Consortium; Proctor, Lita M.; Creasy, Heather H.; Fettweis, Jennifer M.; Lloyd-Price, Jason; Mahurkar, Anup; Zhou, Wenyu; Buck, Gregory A.; Snyder, Michael P.; Strauss, Jerome F.; Weinstock, George M.; White, Owen; Huttenhower, Curtis (2019年5月). 「統合ヒトマイクロバイオームプロジェクト」. Nature . 569 (7758): 641–648. Bibcode :2019Natur.569..641I. doi :10.1038/s41586-019-1238-8. PMC 6784865. PMID 31142853 .
- ^ Mandavilli, Apoorva (2022年2月2日). 「今必要なコロナワクチンは注射ではないかもしれない」ニューヨークタイムズ。 2022年11月18日閲覧。
- ^ Mueller, Benjamin (2022年11月18日). 「ワクチンの終焉は『ワープスピード』で」ニューヨークタイムズ. 2022年11月18日閲覧。
- ^ タン、J;ゼン、C;コックス、TM;リー、C;息子、YM。チョン、IS;呉、Y;ベール、S;テイラー、JJ。チャカボルティ、R;ジョンソン、AJ。シアボ、DNウッツ、日本;ライゼナウアー、JS。デラウェア州ミッドトゥーン。 JJ ムロン。エデル、ES; MG、アラメ。ボリッシュ、L;ティーグ、WG; MH、カプラン。ワイズマン、D;カーン、R;はぁ;バサロ、R;リュー、SL;日曜日、J (2022 年 10 月 28 日)。 「mRNAワクチン接種後のSARS-CoV-2に対する呼吸器粘膜免疫」。科学免疫学。7 (76): eadd4853。土井：10.1126/sciimmunol.add4853。PMC 9348751。PMID 35857583。
- ^ Topol, EJ; Iwasaki, A (2022年8月12日). 「経鼻ワクチン作戦 - COVID-19に対抗する電光石火のスピード」. Science Immunology . 7 (74): eadd9947. doi : 10.1126/sciimmunol.add9947 . PMID 35862488. S2CID 250954536.
- ^ マオ、T;イスラエル人、B;マサチューセッツ州ペーニャ・エルナンデス。スベリ、A;周、Ｌ；ルイテン、S;レシュケ、M;ドン、H;ホーマー、RJ。サルツマン、WM。岩崎A（2022年10月27日）。 「アジュバント無添加の鼻腔内スパイクワクチンは、サルベコウイルスに対する防御粘膜免疫を誘発します。」科学。378 (6622): eabo2523。土井：10.1126/science.abo2523。PMC 9798903。PMID 36302057。S2CID 253182948 。
- ^ Kozlowski PA、Aldovini A (2019-04-12)。「HIVおよび SIV感染予防のための粘膜ワクチンアプローチ」。Current Immunology Reviews。15 (1): 102–122。doi : 10.2174 / 1573395514666180605092054。PMC 6709706。PMID 31452652。
- ^ Wild C, Wallner M, Hufnagl K, Fuchs H, Hoffmann-Sommergruber K, Breiteneder H, et al. (2007年1月). 「多重感受性の予防のための新規粘膜ワクチン候補としての組み換えアレルゲンキメラ」.アレルギー. 62 (1): 33–41. doi :10.1111/j.1398-9995.2006.01245.x. PMID 17156339. S2CID 9883901.
- ^ Lavelle EC、Ward RW（2021年7月）。「粘膜ワクチン - 最前線を強化する」。ネイチャーレビュー。免疫学。22 （4）：236–250。doi ：10.1038/s41577-021-00583-2。PMC 8312369。PMID 34312520。
さらに読む
- Helbert M (2016-06-17). 医学生のための免疫学. Elsevier. ISBN 978-0-7020-6801-0。