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2016年01月20日

免疫異常のしくみ|身体を守る免疫系のはたらき(5)

ナースのための解剖生理の解説書『身体のしくみとはたらき―楽しく学ぶ解剖生理』より
今回は、身体を守る免疫系のはたらきから解剖生理を理解するお話の5回目です。

〈前回の内容〉

がん細胞と免疫・胎児と免疫|身体を守る免疫系のはたらき(4)

前回は、がん細胞と免疫の関係、胎児と免疫の関係について学びました。

今回は、アレルギーや免疫不全などといった免疫系の異常について解説します。

 

増田敦子
了徳寺大学医学教育センター教授

 

〈目次〉

 

免疫系の異常は次の3つに分けることができます。

(1)免疫機能亢進

過剰なあるいは不適切な免疫応答により組織が傷害されることをアレルギーといいます。Ⅰ~Ⅳ型に分類されます。

(2)免疫機能低下

免疫系のどこかが障害され、生体防御(抵抗力)の低下・不全をきたした状態で、後天的なものと先天的なものがあります。

(3)免疫機能異常

免疫応答は、原則として自己の成分(自己抗原)に対しては起こりません。これを自己寛容といいます。この自己寛容が破綻した状態が自己免疫疾患です。

 

memoアレルギーとは

アレルギーという言葉は、クレメンス・フォン・ピルケという学者が、1906年に豊富な臨床経験と実験的事実をもとに思索してつくった言葉です。ギリシャ語のアロス(変わる)とエルゴン(力、反応)という言葉を組み合わせた造語で、「本来なら疫病を免れるはずの免疫反応がかえって有害な反応に変わる」という意味が込められています。

 

アレルギー

免疫反応は本来、生体にとって不都合な異物を排除して生体を守るということを目的としています。しかし、その反応自体が時には生体に危害を与えることもあります。その1つがアレルギーです。

花粉やダニが気管に侵入するとまず、マクロファージが異物と認識し、それを食べます。そして、花粉やダニの断片をヘルパーT細胞に提示し、ヘルパーT細胞はB細胞を元気づけるサイトカインが放出されます。これを受けてB細胞は形質細胞に変身し、IgEという抗体が放出されると、皮膚や気道粘膜や腸管粘膜のすぐ下に分布する肥満細胞と結合します(図1)。

図1アレルギーの起こり方

アレルギーの起こり方

 

memo肥満(マスト)細胞

顕微鏡でみると顆粒がぎっしり詰まっているので、マスト(ドイツ語で肥満の意味)細胞と名づけられました。日本語で肥満細胞といっても、肥満とは無関係です。気管支、皮膚などのほとんどすべての外界と接触する組織に分布し、IgE抗体と強く結合する受容体(レセプター)をもっています。

 

さらに、IgE抗体が結合した肥満細胞に抗原が結合すると、秘密兵器である化学伝達物質ヒスタミンなどを発射します。そして、このヒスタミンが炎症状態を引き起こすのです。

ヒスタミンは平滑筋に作用すると急激な収縮を起こします。血管にはたらけば血管が拡張し、血液成分がもれ出ることもあります。その結果起きる症状がじんま疹です。

それと同時にロイコトリエンやプロスタグランジンなど新たな物質が合成され分泌されます。これらの物質は平滑筋を収縮させるので、気管支などは強く収縮することになります。喘息の発作で吸った息を吐くことができないのはこのためです。

 

memoヒスタミン(histamine)

ヒスタミンは広く結合組織の肥満細胞中に分布しており、血中では好塩基球と血小板に含まれています。肥満細胞の表面のIgE抗体と抗原との相互作用の結果として遊離され、即時型アレルギー反応の中心的な役割を果たします。

 

そのほか、毛細血管の透過性が高まったり、涙や汁などの外分泌がひどくなるなどの症状は、すべてこれらの物質が関与しています。

このアレルギーをⅠ型アレルギーといいます。また、抗体が作用してから早いと15分後、遅くても12時間くらいのは反応が起こし短時間で発症するので即時型アレルギーともいいます。

 

COLUMNアレルギーに関するさまざまな研究

アレルギーになる人とならない人がいるのはなぜでしょう?

これには、アレルギーを抑える遺伝子が関与しているといわれ、この抑制遺伝子が欠損して免疫抑制がはずれると、IgE抗体がつくられやすくなり、アレルギーにかかりやすくなるそうです。

では、なぜアレルギーは増えたのでしょう? 小児の気管支喘息の発症率は戦後間もない頃は0.8%といわれていましたが、現在は3〜7%です。花粉症などのアレルギーは戦前にはほとんどみられませんでしたが、現在はスギ花粉症だけでも8〜12%といわれています。

アレルギーが増えた要因として、まず環境の変化があげられます。大気汚染、栄養過多、ストレス増大などを指摘するもあります。

免疫学者の多田富雄が重要だと指摘しているのは、子どもの鼻や喉の感染症の変化です。戦前、子どもたちは鼻の下に二本の青い鼻汁を垂らしていて、それを袖口で拭うので袖口がテカテカしていました。青い鼻汁には緑膿菌を含む多くの細菌が存在していて、鼻や喉を通して粘膜に分布している免疫系を刺激していたというのです。

こういう化膿菌に対してIgG抗体はつくられますが、花粉症を引き起こすIgE抗体はつくられません。むしろ細菌感染はIgE抗体の生産を抑えます。鼻汁をたらしていた子どもの免疫系は副鼻腔に棲み着いている細菌に対してIgG抗体の生産で精一杯で、花粉のような弱い抗原に反応する無用なIgEを生産する余裕はなかったのだろうということです。

そう考えると、アレルギーが増えたのは、衛生状態の改善と抗生物質の普及によって強力な抗原である雑菌が上気道から一掃された結果、無菌状態でも強く反応するIgE抗体の生産が高まったためともいえます。

最近ではさまざまな抗菌グッズも普及していますが、それは逆にアレルギーを助長しているともいえるかもしれません。

 

Ⅱ型アレルギーは細胞傷害型アレルギーともいい、何らかの原因で自己抗体が作られ組織細胞を破壊するものです。これには不適合輸血による溶血や特発性血小板紫斑病などがあります。

Ⅲ型アレルギーは免疫複合体アレルギーともいい、免疫複合体(抗原抗体複合体)が形成され、全身あるいは局所の組織細胞に沈着することで起ります。全身性エリテマトーデスにみられる糸球体腎炎がこれに相当します。

Ⅳ型アレルギーは抗原を記憶したT細胞によって引き起こされるもので、遅延型アレルギーともいいます。というのも、抗原が侵入してから半日から数日たってから反応が起るからです。代表的なものに接触皮膚炎があります。俗に「ウルシかぶれ」とか「金属アレルギー」といわれるものです。ツベルクリン反応もこの反応の一種で、結核菌に感染し抗体をもっていれば、抗原を皮内に投与されたときに赤い硬結を生じるのです。また、臓器移植後の拒絶反応もこれにあたります。

 

COLUMNアナフィラキシーショック

Ⅰ型アレルギーが全身に起こった状態をアナフィラキシーショックといいます(図2)。ヒスタミンによる血管拡張が全身に起ることで血管抵抗が低下し、血圧が低下します。また、気道の平滑筋が収縮するので呼吸困難に陥ります。透過性亢進に伴う血管内脱水が起こり、循環血液量が減少するので血圧がさらに低下し、循環系が破綻して数分以内に死亡することもあります。

図2アナフィラキシーショックの症状

アナフィラキシーショックの症状

 

アナフィラキシーショックの原因で多いのは食物です。そば、卵、ピーナッツなどさまざまな食物が原因となりますが、最も多いのが鶏卵です。食物のほかには蜂に刺されたときや造影剤、抗がん剤、ワクチン、ペニシリン系の抗生物質、血液製剤などの薬物で起ることもあります。

ヒスタミンによる作用を即時に止めるには、アドレナリンによる治療が必要です。アナフィラキシーショックを起こす危険性が高い者に対しては、緊急時に医師の治療を受けるまでの間、症状の進行を一時的に緩和するために使用する自己注射薬があります。商品名は「エピペン」(図3)といいます。

図3エピペン

エピペンⓇ

 

アナフィラキシーショックで呼吸困難に陥ると意識も遠のくので本人の意思でエピペンを打つのは難しいでしょう。

2012年12月に、小学校5年生の女の子が、乳製品アレルギーがあるにもかかわらず給食で出されたチーズ入りチヂミを食べた後に亡くなりました。この女の子もエピペンをもっていました。学校側の発表では、女の子が「打たないで」、と言ったため担任が打つのをためらったそうです。結局、校長先生が打ちましたが、遅かったようです。

ちなみに、このエピペンは2011年9月には保険が適用されるようになりました。

 

memoアドレナリンとエピネフリンは同じ物質

1900年に高峰譲吉と助手の上中啓三がウシの副腎から発見し、ad-は「傍らに」、renは「腎臓」という意味で、アドレナリンと名付けました。同時期にアメリカのエイベルも羊の副腎から発見し、epi-は「上」、nephrosは「腎臓」を意味し、エピネフリンと名付けました。

当初、エイベルは高峰の研究は自分の盗作であると主張していましたが、上中の残した実験ノートから反証が示され、高峰らが最初のアドレナリンの発見者であることが確定しています。医薬品の正式名称を定める日本薬局方にはエピネフリンを使用していましたが、2006年4月からアドレナリンに変更されています。

 

免疫不全

免疫不全の重要な疾患の1つに、後天性免疫不全症候群、つまりエイズ(acquired immunodeficiency syndrome;AIDS)があります。

エイズを発症するウイルス(ヒト免疫不全ウイルス、human immunodeficiency virus;HIV)はヒト白血病ウイルスと同じレトロウイルスの1つで、自分の遺伝情報としてのRNAを逆転写酵素(reverse transcriptase)を使ってDNAに転換させ、宿主細胞の遺伝子の中に入り込むことができます。

 

memoレトロウイルス(retrovirus)

逆転写酵素(reverse transcriptase)をもっているウイルスをレトロウイルスと呼びます。このウイルスは、細胞に感染するとRNAに書き込まれたウイルスの遺伝情報をDNAに読みかえて、宿主細胞のDNAの中に入り込みます。

ウイルスの遺伝子情報は宿主の遺伝子発現装置を利用して、次々にウイルス粒子をつくり出し細胞から送り出されるため、非常に巧妙でずるがしこいウイルスです。

 

HIVの粒子は、遺伝情報としてのRNAとそれを囲んだコア蛋白の層、さらに全体を包み込むエンヴェロープという被膜からできていて、人間のヘルパーT細胞の表面にあるCD4と呼ばれる糖蛋白質に結合します(図4)。

図4後天性免疫不全症候群(AIDS)発症の機序

後天性免疫不全症候群(AIDS)発症の機序

 

CD4と結合したウイルスは、酵素の作用で被膜を脱ぎ捨て中身の部分だけが細胞の中に入っていきます。細胞の中に入ると、今度は中身に含まれている逆転写酵素を使ってウイルスは自分自身のRNAをDNAの形に書き換えます。すると、このDNAは宿主となったT細胞の核のDNAの中に入り込んでいき、宿主の遺伝子の一部になりすまします。

さらに、宿主の遺伝子の一部になりすましたDNAは、まるでもともとそこにいたかのように、宿主のもっている転写装置を使って、次々ともとのウイルスのRNAで設計されていたものを複製していきます。

複製されたウイルスのRNAの一部は、コアの蛋白や被膜の蛋白質をもつくり出し、RNAを包み込んでウイルス粒子がつくり出されます。それが、細胞膜からちぎれるように放出され、次のCD4分子をもつT細胞を目指して流れていいきます。これが感染の第一段階です。

ウイルス粒子を放出している細胞はやがて崩壊して死ぬことになりますが、それまでにウイルスは血液中をめぐり全身の数多くの細胞への感染を完了させます。

HIVに感染するはずのヘルパーT細胞は、一気に全部が殺されるわけではありません。ウイルスを大量につくり出しながら死んでいく細胞はCD4をもった細胞のごく一部で、多くは感染を受けずに正常な免疫活動を続けます。宿主がすべて死んでしまってはウイルスを増殖することもできなくなってしまうので、ウイルスはごく一部の細胞内に長い間潜伏し、最も効果的な攻撃の機会を待っているのです。

HIVの感染に対して免疫系は必死の抵抗を試みます。しかし、その間にもCD4をもったヘルパーT細胞はゆっくりと減少し続け、ある時、ヘルパーT細胞が血液中からほとんど消失する時がきます。それがエイズという病気が完成し、実際に症状となって現れる時なのです。

免疫機能が破壊された患者の体内には、周囲に存在していたカビや細菌が入り込んできます。一足先に棲みついていた他のウイルスなどが急速に増殖を始めます。カポジ肉腫という悪性腫瘍も発生します。この時期になると脳神経系にまで入り込み、多くの患者は痴呆状態となってしまいます。

先天的な要因によりT細胞(細胞免疫)とB細胞(液性免疫)の両方の欠損は最も症状の重い疾患で、重症複合型免疫不全症といいます。患者は病原体に対しては無防備の状態なので、ささいな感染症も致命的となります。骨髄や臍帯血による造血幹細胞の移植をしなければ、乳児に死亡してしまいます。

先天性免疫不全症で患者が最も多いのはX連鎖無ガンマグロブリン血症で、ほとんどすべての免疫グロブリンがつくられません。ただ、生後約6カ月間は、母親から受け取った免疫グロブリンが感染症から乳児を守ってくれます。しかし、この母親の抗体は6カ月頃から減り始めるので、乳児は、、副鼻腔、肺などに、通常は肺炎球菌、レンサ球菌、ヘモフィルス属などの細菌による感染症を繰り返し起こすようになります。遺伝子はX染色体上にあり、伴性劣性遺伝するので、男児に多く発症します。治療は、感染症を予防するために免疫グロブリン製剤(血液製剤)の定期的な投与による補充となります。

 

自己免疫疾患

免疫系は、「自己」と「非自己」を鋭敏に見分けて、「非自己」を排除する反応を起こすものであると述べました。しかし、このような反応が「自己」に対して起こったらどうなるでしょう。「自己」の細胞が殺され、「自己」に対する抗体は充満し、それこそ臓器まるごと排除してしまう自己拒絶の反応が起こってしまいます。自己免疫病は難病中の難病であり、今日でも的確な治療法は見つかっていません。

自己免疫疾患は、全身に症状が現れるもの(臓器非特異的自己免疫疾患)とある臓器に限って症状が現れるもの(臓器特異的自己免疫疾患)とに大きく分けることができます。

関節リウマチや全身性エリテマトーデスなどは全身性の疾患で、膠原病としてまとめられることもあります。膠原病は女性に多くみられます。関節リウマチは30~50歳、全身性エリテマトーデスは10~30歳の妊娠可能な年齢が好発年齢です。女性に多いのは、おそらく自己免疫疾患と女性ホルモンとの関係ではないでしょうか? 女性ホルモンそのものが発病のきっかけとなるというより、「自己」に対する抗体のはたらきや免疫反応を促す物質を活性化させると考えられています。ですから、さかんに女性ホルモンが分泌される、いわゆる月経がある年代に発症しやすいのかもしれません。

また、妊娠中は男性の精子や胎児など、非自己を排除しないように、免疫の機能が抑えられており、出産を契機に再びその抑制が解除され、反動で一気に免疫のはたらきが高まるので自己免疫疾患が起りやすいと考えられています。

臓器特異性のものとして、甲状腺では慢性甲状腺炎(橋本病)やバセドウ病膵臓では1型糖尿病があります。

 

〈次回〉

血液型と輸血の関係と獲得免疫の種類|身体を守る免疫系のはたらき(6)


本記事は株式会社サイオ出版の提供により掲載しています。

[出典] 『身体のしくみとはたらき』 (編著)増田敦子/2015年3月刊行/ サイオ出版

参考文献

著作権について

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