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2016年01月24日

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)

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6回目です。

〈前回の内容〉

免疫異常のしくみ|身体を守る免疫系のはたらき(5)

前回は、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学びました。

今回は、血液型によって異なる抗原の仕組みと輸血時の反応、さらに生後に獲得する免疫の種類や獲得方法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〉

 

血液型と輸血

細胞は「自己」を主張する名札をつけている系

免疫とは、「自己」と「非自己」を区別し、非自己を排除しようとする生体の反応です。ですから、他者の臓器を移植すると排除しようとする拒絶反応が起ります。

私たちの身体を構成している約60兆個の細胞一つひとつの細胞膜表面は「自己」を主張する名札が付いています。「自己」を主張する名札は主要組織適合遺伝子複合体(major histocompatibility complex;MHC)と呼ばれる遺伝子領域を設計図としてつくられる蛋白質分子でMHC分子と呼ばれています。

MHCはほとんどの脊椎動物にみられ、ヒトの場合は白血球で最初に発見され、ヒト白血球抗原(human leukocyte antigen;HLA)といいます。その後、ほとんどすべての細胞表面での発現がみられMHCと呼ばれるようになりました。つまり、ヒトの場合、MHC=HLAで、多くの書籍では両者を区別せずに書かれています。

もちろん、血液細胞にも名札が付いています。ですから、輸血をするということは他者の細胞を体内に入れることですから拒絶反応を起こすことがあります。

細胞の名札であるMHC分子には大きく分けてクラスⅠとクラスⅡがあります。クラスⅠ分子はほとんどすべての有核細胞と血小板の細胞表面に、クラスⅡ分子はマクロファージなど限られた細胞にだけあります。白血球のMHCはHLAともいい、これが一致しないと骨髄移植ができないのはよく知られています。

一方、赤血球には核がないのでMHCもなく、当然クラスⅠ分子もありません。したがって、他人の赤血球を輸血しても赤血球だけに共通の名札、つまり血液型さえ合えば原則として拒絶は起りません。一方、血小板にも核がありませんが、クラスⅠ分子をもっています。おそらく造血の過程が赤血球と違ってクラスⅠ分子を発現した状態で細胞質がちぎれて血流中に出たからでしょうか。

 

赤血球の抗原と血清の抗体

一般に血液型というと赤血球による分類を指しています。赤血球膜の表面にはさまざまな種類の抗原がついていますが、輸血で問題になるのはA/B抗原とRh抗原です。

A/B型抗原で決まるのがABO式血液型で、A抗原があるとA型、B抗原があるとB型、両方の抗原があるとAB型、両方の抗原がないとO型としています。また、メンデルの「優性の法則」にしたがって遺伝するので、血液型A、Bの遺伝子型はそれぞれAAとAO、BBとBOの2種類あり、血液型AB、OはそれぞれAB、OOの1種類だけです。

Rh抗原で決まるのがRh式血液型で、抗原をもつヒトの血液型をRh(+)、ないヒトの血液型をRh(−)と呼びます。そして、やはり「優性の法則」に従い遺伝し、Rh(+)は(+)(+)と(+)(−)の2種類ありますが、Rh(−)は(−)(−)のみとなります。

通常の免疫反応では、抗原と遭遇して初めて、それに対する抗体がつくられます。ところが、ABO式血液型では、A型のヒトは非自己であるB型の赤血球に遭遇したことがないのに、血液中にはB抗原に対する抗体(抗B抗体)、B型のヒトはA抗原に対する抗体(抗A抗体)を、O型のヒトは両方をもっています。

しかし、これらの抗体は生まれたばかりの赤ちゃんにはありません。腸内細菌や新生児が取り込む食物中にAとB抗原に似た抗原があり、それに対する抗体を急速につくり始めるためと考えられています。ですから、赤ちゃんの正確な血液型を調べるのは1歳以降が多いようです(図1)。

図1ABO式血液型

ABO式血液型

 

一方、Rh式血液型では、Rh(+)のヒトにとってRh抗原は自己と認識されるので、抗Rh抗体は当然ありません。そして、Rh(−)のヒトにとってRh抗原は非自己になるので、Rh(+)の血液が輸血などにより体内に入って初めてつくられます。ですから、普通のRh(−)のヒトは抗Rh抗体をもっていません(図2)。

図2Rh式血液型

Rh式血液型

 

輸血に必要な交差適合試験

違う血液型の血液が輸血されると、入ってきた赤血球が非自己と認識され、この抗原に対する抗体が結合し赤血球を凝集させてしまいます。凝集した赤血球は細い血管につまり、壊されます(溶血)。赤血球からヘモグロビンが放出されビリルビン尿がみられます。このヘモグロビンが腎臓の尿細管につまると重篤な腎不全を引き起こすことになります。そのほか、発熱や悪寒、嘔吐などの症状がみられます。

AB型のヒトは抗A、抗B抗体の両方をもたないので、A、B抗原のいずれをもった赤血球が入ってきても免疫反応は起らないので万能受血者とも呼ばれていました。しかし、AB型のヒトにA型の血液を輸血したとき、A型の赤血球は凝集しませんが、A型の血清に含まれている抗B抗体がAB型の赤血球を凝集させてしまいます。

一方、O型のヒトの赤血球はA、Bいずれの抗原をもたないので、抗A、抗B抗体のいずれをもったヒトに輸血しても、凝集は起らないので万能供血者とも呼ばれていました。A型のヒトにO型の血液を輸血すると抗A抗体と抗B抗体も一緒に入り、これらが受血者のA型の赤血球を凝集させてしまいます。

いずれにしても入ってきた抗体は受血者の全血液で希釈されるので拒絶反応は少ないです。しかし、現在では、異なる血液型を輸血するのは災害時などの緊急時だけに限られています。

また、たとえABO式血液型では同じ血液型であっても異なる種類の抗原もありますし、白血球や血小板にも抗原がありますから、輸血に伴う副作用が出る場合があります。それを防止するために行われるのが交差適合試験で、クロスマッチともいいます。

受血者の血清に供血者の血球に対する抗体があるかどうかを調べる主試験と、供血者の血清に受血者の赤血球に対する抗体があるかどうかを調べる副試験があります(図3)。

図3交差適合試験

交差適合試験

 

Rh式血液型で起こる問題

ABO式血液型が同じでも、Rh(-)型のヒトがRh(+)型の輸血を受けると、入ってきた赤血球を非自己と認識して抗Rh抗体をつくり始めます。入ってきた赤血球は寿命がくれば死んでいくので1回目の輸血では問題はありませんが、次に同じRh(+)型の輸血を受けると、その赤血球はすでにつくられている抗体によって凝集を起こします(図4)。

図4Rh式不適合輸血

Rh式不適合輸血

 

この反復輸血に際してみられる抗原抗体反応は、Rh(−)型の母親とRh(+)型の胎児の間でも起こります。Rh(−)型の母親とRh(+)の父親との間の子どもは「優性の法則」によりRh(+)になる確率が高くなります。通常、妊娠中に母親の血液と胎児の血液が混じりあうことはありません。しかし、分娩時に胎児の血液が母体に入ることが多く、Rh(+)型の胎児の赤血球は母親によって非自己と認識されるので、抗体をつくり始めます。

初産では問題ありませんが、母親の体内では抗体がつくられ続けるので、次に妊娠したとき母親の抗体が胎児に移行し、胎児の赤血球を凝集させてしまいます。その結果、流産したり、生後、重度の溶血性黄疸になり、さまざまな後遺症を残したります(図5)。

図5Rh式血液型の不適合妊娠

Rh式血液型の不適合妊娠

 

これを防止するには、母親が胎児の赤血球を認識して抗体をつくる前に抗体を投与して入ってきた赤血球を除去してしまいます。

 

COLUMN輸血の前に放射線照射

輸血する血液には赤血球だけでなく白血球や血小板も含まれています。白血球の中でリンパ球と単球が生きていて体内に入ると、患者の細胞を「非自己」として攻撃することになります。これを輸血後移植片対宿主病(Post Transfusion-Graft Versus Host Disease;PT-GVHD)といいます。

輸血後1~2週間後に発熱と皮膚の紅斑、その後肝障害、下痢、下血などが出現し、致命的な経過をたどることがあります。

血液成分のうち、放射線の影響を最も受けやすいのはリンパ球で、赤血球や血小板はほとんど損傷を受けません。そこで、輸血血液製剤にあらかじめ放射線を照射し、混入している供血者のリンパ球に損傷を与え機能を抑えることで、輸血後GVDを予防することができます。

 

COLUMN血液型と性格は関係ないらしい

血液型がA型だから几帳面な性格・・・日本では血液型と性格に関連があると信じられていますが、それを実証した研究はありませんでした。2014年6月に血液型と性格の関連性に科学的な根拠はないとする統計学的な解析結果を九州大学の縄田健悟氏が雑誌『心理学研究』に発表しました。

同氏は2004~2005年に日本とアメリカで10,000人以上の規模でアンケートを行いました。その結果、個人の好みや将来の計画、宗教、ギャンブル、恋愛など68項目中65項目において、血液型間に有意な差が確認されませんでした。残りの3項目も偶然の範囲とし、血液型と性格に関連性はない、と同氏は結論づけています。

 

医療関係者と獲得免疫

獲得免疫の種類

免疫には自然免疫と獲得免疫があると話しましたが、自然免疫は生まれつきのものですから、生体側の努力で向上させるのは難しいでしょう。一方、獲得免疫は生後に獲得するものですから、生体の努力により効率よく獲得できれば、病気を防いだりあるいは病気になっても症状を和らげることができます。

獲得免疫には自然に獲得されるものと人工的に獲得するものに分けられます。また、それぞれの免疫には、抗体を自分でつくる能動免疫か、他の生体でつくった抗体をもらう受動免疫か、で分けることもできます(表1)。

表1獲得免疫の種類

獲得免疫の種類

 

獲得免疫は病気の原因となり病原体と一度は出会う必要があります。私たちの暮らす環境は無菌ではないので、ごく自然に病原体と接触し病気になってしまうことがあります。そして、このつらい経験をもとに、二度と病気にならないように抗体をつくり免疫を獲得するのです(①)。

でも、できることなら一度でも病気になりたくないものです。それは個人の努力で、たとえば感染者には近づかない、といったことで予防することもできます。しかし、病気が発症する前の潜伏期に接触し、感染してしまうのを避けるのは難しいでしょう。そこで病気にならずに、その病原体に対する抗体が作れれば、医療費の削減にもつながります。これが予防接種です(②)。

予防接種とは、病気に対する免疫をつけるために抗原物質、つまりワクチンを投与することです。ワクチンによって病気にならなければ、なっても症状が軽くすめば、医療費の削減につながり、伝染病を予防するうえではコストパフォーマンスの高い方法だといわれています。ワクチン接種のほうが病気治療の費用より余計に費用がかかる場合もありますが、少なくとも患者の苦痛を緩和することができます。

自然に感染あるいは予防接種による抗体は、B細胞が刺激を受け生体自身が身をもって抗体をつくる能動的なもので免疫系に記憶されます。一方、他の生体がつくった抗体を受ける受動免疫の場合、抗原刺激によるB細胞の刺激がないので記憶に残りません。「もらった」抗体による防御効果は一時的なもので、抗体が壊れたら防御効果もなくなります。この受動免疫には自然なものとして母親由来の抗体、人工的なものとして血清抗体があります。

胎児は母親から胎盤を通して免疫抗体であるIgGを受け取ります。出生後は授乳により母乳中のIgA抗体を受け取ります(③)。これは、ごく自然に獲得するものです。いずれも抗体が壊れてしまえば効果はなくなりますが、それまでの間は母親がかかったことがある感染症からは守られるのです。そのうち自分で抗体をつくるようになります(図6)。

図6母子間の免疫

母子間の免疫

 

一方、医療従事者が針刺し事故で肝炎ウイルスに感染している患者の血液に曝露されたり、毒蛇に咬まれたときや狂犬病ウイルス、破傷風菌による感染が起ったときは、抗体を含む血清(抗血清)あるいは抗体そのものを投与します(④)。なぜなら、病原体に対して自分で抗体をつくる能動免疫が発動するまでには時間がかかるため、それまでに病気が発症し、致命的になるからです。投与された抗体はすぐにその効果を発揮しますが、投与された抗体は自分でつくったものでないので記憶されておらず、投与されたものが壊れてなくなってしまえば防御効果はなくなります。防御効果は数時間間しかもちませんが、自分でつくり始めるまでの間の応急処置としての効果はあります。

 

患者と医療関係者のためのワクチン

予防医学の観点から、ワクチンはすべての人にとって重要なことですが、患者と接する医療関係者に対してワクチンを接種することで得られる効果は、医療関係者自身の発病予防だけではありません。医療関係者が感染し、潜伏期間に接した周囲の患者へ感染するのを防ぐこともできます。さらに、発病により医療関係者が欠勤することによる病院側の損害も軽減することができます。

 

memo予防接種とワクチン

予防接種とは、免疫を獲得し感染症から防ぐ行為をいい、そのためにワクチンという医薬品を投与するので、ワクチンはツールということになります。実際には「ワクチンを受ける」と「予防接種を受ける」は同じように使われています。これを正確に表現するなら「ワクチンで予防接種を行う」になります。

 

患者と医療関係者に対してワクチン接種が勧められている主な疾患は、B型肝炎、麻疹水痘風疹、流行性耳下腺炎、インフルエンザです。B型肝炎ウイルスは血液汚染により感染しますが、他の5つの疾患のウイルスは飛沫感染あるいは空気感染によるものです。ですから、会話はもちろん近くにいるだけで感染してしまうので、たとえ実習生であってもワクチン接種は必要です。ですから、ここでは医療従事者と限定せず、患者と接触する可能性のある事務員や委託業者(清掃員その他)、実習生、指導教官、ボランティアなどのすべてを含みます。

病院で実習する学生は、実習前にインフルエンザ以外の抗体検査を受け、検査を受けていない学生は実習に出ることができません。そして、抗体値が基準値を下回っている場合には予防接種を行うように指示されています。インフルエンザは流行の時期に間に合うように予防接種を行うところが多いようです。

一般社団法人 日本環境感染学会から『院内感染対策としてのワクチンガイドライン第1版』(2009年2月)と『医療関係者のためのワクチンガイドライン第2版』(2014年9月)がホームページで公開されています。

要するに、免疫を獲得したうえで勤務・実習を開始することが重要であるといえます。

 

memo針刺し事故

医療従事者が他者の血液などで汚染された器具で外傷を受けることを針刺し事故といいます。この場合、傷そのものより血液などを介した感染が大きな問題となります。血液を介して感染する代表的な疾患としては、B・C型肝炎、AIDS、成人T細胞白血病、梅毒などがありますが、血液を介して感染する未知の病原体が存在することも考えられます。ですから、「すべての血液には感染の恐れがある」という認識をもって事故の予防にあたることが重要です。

 

COLUMNワクチンとその種類

ワクチンを発見したのはイギリスの医学者、エドワード・ジェンナーです。牛痘にかかった人は天然痘にかからなくなる、あるいはかかっても症状が軽い事が天然痘ワクチンつくるきっかけとなりました。ワクチンという名前の由来はラテン語の「Vacca」(雌牛の意)からきています。その後、ルイ・パスツールが病原体の培養を通じてこれを弱毒化すれば、その接種によって免疫が作られると理論的裏づけを与え、さまざまな感染症に対するワクチンがつくられるようになりました。

ワクチンには大きく分けて「生ワクチン」「不活化ワクチン」と「トキソイド」の3種類があります。

生ワクチンは、その字の通りで生きているウイルスや細菌の発病力や毒性を弱めてつくったワクチンです。弱くしたとはいえ、生きているので体内で増殖して発熱など、その病気の症状(副反応)が軽く出ることがあります。

生ワクチンにはBCG、経口生ポリオ(OPV)ワクチン、天然痘(現在は、主に軍用)、麻疹ワクチン、風疹ワクチン、麻疹・風疹混合ワクチン(MRワクチン)、流行性耳下腺炎(おたふく)ワクチンなどがあります。

不活化ワクチンは熱やホルマリン、紫外線などで処理し、発病力や毒性をなくした病原体ないしその成分でつくったワクチンです。生ワクチンのように体内で増殖することはありません。処理をしてもその抗原の特徴を認識できれば抗体をつくることはできますが、1回の接種で十分な免疫力を獲得し持続させるのは難しく、数回の接種が必要な場合があります。

不活化ワクチンにはインフルエンザウイルスワクチン、狂犬病ワクチン、コレラワクチン、三種混合(DPT)ワクチン(ジフテリア・百日咳・破傷風混合ワクチン、DPT vaccine)、二種混合(DT)ワクチン(ジフテリア・破傷風混合ワクチン)、不活化ポリオワクチン(IPV)四種混合(DPT−IPV)ワクチン(ジフテリア・百日咳・破傷風・不活化ポリオ混合ワクチン)、日本脳炎ワクチン、百日咳ワクチン、肺炎球菌(成人用・小児用)、A型肝炎ウイルスワクチン、B型肝炎ウイルスワクチン(C型肝炎その他は開発中)などがあります。

トキソイドは、細菌のもつ毒素を取り出し、毒性をなくして免疫原性だけを残したもので、不活化ワクチンの一種といえます。主なワクチンにジフテリア、破傷風などがあります。

 


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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