私たちの体は、毎日数えきれないほどの病原体にさらされています。
それでも簡単に病気にならないのは、体に「防衛システム」が備わっているからです。
このシステム ── 免疫のしくみを、段階を追って見ていきましょう。
病原体（細菌やウイルスなど）が体内に侵入したとき、それを認識して排除するしくみを免疫といいます。 免疫の本質は、「自己」（自分自身の細胞やタンパク質）と「非自己」（病原体などの異物）を化学的に識別し、非自己を排除することです。
免疫は大きく2つに分けられます。
たとえるなら、自然免疫は「門番や警備員」、獲得免疫は「指名手配犯を追う刑事」のようなものです。 まずは門番が不審者を見つけて対処し、それでも対処しきれなければ、刑事が特定の犯人を追跡して仕留めます。
| 自然免疫 | 獲得免疫 | |
|---|---|---|
| 特異性 | 低い（幅広い異物に反応） | 高い（特定の抗原に反応） |
| 応答速度 | 速い（数時間以内） | 遅い（数日かかる） |
| 記憶 | なし | あり（二次応答） |
| 主な担い手 | 好中球・マクロファージ・樹状細胞・NK細胞 | B細胞・T細胞（ヘルパーT・キラーT） |
病原体が体内に入る前に、まず「壁」で防ぎます。
バリアを突破した病原体に対しては、白血球が直接攻撃します。 好中球やマクロファージは、異物を細胞内に取り込んで消化する食作用（食細胞による異物の取り込みと分解）を行います。
食細胞の表面にはトル様受容体（TLR）という受容体があります。 TLRは病原体に共通する構造（細菌の細胞壁成分や二本鎖RNAなど）を認識して結合し、食作用を引き起こします。 TLRは「パターン認識受容体」の一種で、特定の病原体ではなく、病原体に広く共通するパターンを認識するのが特徴です。
異物を取り込んだマクロファージは、サイトカインと総称されるタンパク質を分泌します。 サイトカインには、食細胞の食作用を増強したり、他の免疫細胞を感染部位に引き寄せたり、毛細血管の血管壁を緩めたりする作用があります。 その結果、感染部位が赤く腫れて熱をもち、痛みを伴います。 これが炎症（炎症反応）です。
自然免疫には、食細胞に加えて補体というしくみも重要な役割を果たしています。補体は、血液中に存在する約30種のタンパク質からなる防御システムです。ふだんは不活性な状態で血液中を循環していますが、細菌などの異物の表面に結合すると次々に活性化される連鎖反応（補体の活性化）が起こります。
補体のおもなはたらきは次の3つです。
| 細胞 | おもなはたらき |
|---|---|
| 好中球 | 血液中に最も多い白血球。真っ先に感染部位に集まり、食作用で病原体を処理する |
| マクロファージ | 組織に常在する大型の食細胞。食作用に加え、サイトカインの分泌や抗原提示を行う |
| 樹状細胞 | 異物を取り込んで分解し、その情報をT細胞に伝える（抗原提示）。自然免疫と獲得免疫の橋渡し役 |
| NK細胞（ナチュラルキラー細胞） | ウイルス感染細胞やがん細胞を見つけて直接破壊する |
自然免疫だけでは排除しきれない病原体に対して、より強力で精密な攻撃を行うのが獲得免疫です。 獲得免疫の最大の特徴は、特定の異物（抗原）だけを認識してピンポイントで攻撃する「特異性」と、一度出会った抗原を記憶する「免疫記憶」です。
免疫反応を引き起こす異物を抗原といいます。 ウイルスや細菌そのもの、あるいは細菌の出す毒素、他の生物のタンパク質や多糖類、がん細胞なども抗原になります。
獲得免疫には2つのしくみがあります。
獲得免疫が始まるには、まず自然免疫の細胞が活躍します。 樹状細胞は異物を食作用で取り込んで分解し、その断片（ペプチド）を自分の細胞表面に提示します。 この断片を載せる「お皿」の役割を果たすのがMHC分子（主要組織適合遺伝子複合体分子）です。
MHC分子に載せた抗原の断片をT細胞に見せることを抗原提示といいます。 抗原提示を受けたヘルパーT細胞が活性化され、体液性免疫と細胞性免疫の両方が起動します。
MHC分子にはクラスIとクラスIIがあります。MHCクラスI分子はほぼすべての有核細胞に発現し、キラーT細胞に抗原を提示します。MHCクラスII分子は樹状細胞・マクロファージ・B細胞などの抗原提示細胞に発現し、ヘルパーT細胞に抗原を提示します。
ヒトのMHCはHLA（ヒト白血球抗原）とも呼ばれ、第6染色体上の遺伝子によってコードされています。HLAの組み合わせは個人ごとに異なるため、臓器移植ではドナーとレシピエントのHLAの適合が重要です。HLAが合わないと、移植された臓器が「非自己」と認識され、拒絶反応が起きます。
体液性免疫のおもな流れは次のとおりです。
抗体は免疫グロブリン（Ig）と呼ばれるY字型のタンパク質です。 Y字の先端部分（可変部）が特定の抗原に結合し、根元部分（定常部）が食細胞の受容体に結合します。 これにより、抗体がついた病原体は食細胞に効率よく食べられるようになります。
抗体が抗原と特異的に結合する反応を抗原抗体反応といいます。 抗原抗体反応によって、抗原は凝集・沈殿したり、毒素が中和されたりします。
体液性免疫は体液中の抗体で「細胞の外」にいる病原体を排除しますが、ウイルスのように細胞の中に入り込んでしまった病原体には効きません。 そこで活躍するのが細胞性免疫です。
| 体液性免疫 | 細胞性免疫 | |
|---|---|---|
| おもな担い手 | B細胞 → 形質細胞（抗体） | キラーT細胞 |
| 攻撃対象 | 細胞外の病原体・毒素 | 感染細胞・移植細胞 |
| 攻撃方法 | 抗体による凝集・中和・食作用促進 | 細胞を直接攻撃・破壊 |
| 共通の起動役 | 樹状細胞の抗原提示 → ヘルパーT細胞の活性化 | |
獲得免疫の大きな特徴の1つが免疫記憶です。 B細胞やT細胞が抗原に反応して増殖するとき、一部は記憶細胞として長期間体内に残ります。
同じ抗原が再び侵入すると、記憶細胞がすばやく反応して大量の抗体を短期間で産生します。 最初の感染時の反応を一次応答、2回目以降のすばやく強い反応を二次応答といいます。 二次応答では、一次応答に比べて抗体の産生量が多く、反応も速いため、多くの場合は発症する前に病原体を排除できます。
この免疫記憶のしくみを医療に応用したのがワクチン（予防接種）です。 ワクチンは、病原性を弱めた病原体や、病原体の一部（タンパク質など）を投与することで、実際に感染することなく免疫記憶をつくらせます。 これにより、本物の病原体が侵入したときに二次応答ですばやく排除できるようになります。
血清療法は、特定の抗原に対する抗体を含む血清を注射する治療法です。ヘビの毒やジフテリアなどに対して用いられます。抗体そのものを直接投与するため即効性がありますが、注射された抗体は体内で分解されてなくなるため、効果は一時的です。一方、ワクチンは免疫記憶を誘導するため、効果が長期間持続します。
本来は無害な花粉や食物のタンパク質に対して免疫が過剰に反応し、体に不都合な症状を引き起こすことをアレルギーといいます。 花粉症、食物アレルギー、ぜんそくなどがその例です。
たとえば花粉症では、花粉に含まれる物質が抗原となり、B細胞がIgE（免疫グロブリンE）という抗体をつくります。 IgEがマスト細胞（肥満細胞）に結合した状態で再び花粉が侵入すると、マスト細胞からヒスタミンなどの化学物質が放出され、くしゃみや鼻水、目のかゆみといった症状が現れます。
通常、免疫系は自己の成分に対しては反応しないようになっています（免疫寛容）。 しかし、何らかの原因でこのしくみが破綻すると、自分自身の細胞や組織を「非自己」と誤認して攻撃してしまいます。 これを自己免疫疾患といいます。 関節リウマチ、バセドウ病（甲状腺機能亢進症）、I型糖尿病などがその例です。
免疫系が正常にはたらかなくなった状態を免疫不全といいます。 代表的な例がエイズ（AIDS、後天性免疫不全症候群）です。 エイズの原因であるHIV（ヒト免疫不全ウイルス）は、獲得免疫の司令塔であるヘルパーT細胞に感染して破壊します。 その結果、免疫系全体が機能不全に陥り、健康な人なら問題にならないような感染症（日和見感染）にもかかるようになります。
免疫は、自然免疫と獲得免疫が連携する精巧なシステムです。 まず自然免疫の食細胞が病原体を認識・処理し、その情報を樹状細胞が獲得免疫のリンパ球に伝えます。 ヘルパーT細胞という「司令官」の指示のもと、B細胞が抗体をつくり（体液性免疫）、キラーT細胞が感染細胞を破壊する（細胞性免疫）。 そして記憶細胞が「経験」を蓄え、次の感染に備えます。
この節で学んだ基本事項を確認しましょう。
自然免疫と獲得免疫の違いを、「特異性」「応答速度」「記憶」の3つの観点で述べよ。
自然免疫は特異性が低く、応答速度が速く、記憶をもたない。獲得免疫は特定の抗原に対する特異性が高く、応答速度は遅いが、免疫記憶をもち二次応答で迅速に反応できる。
体液性免疫において、樹状細胞の抗原提示から抗体の産生までの過程を、「ヘルパーT細胞」「B細胞」「形質細胞」の語を用いて説明せよ。
樹状細胞が抗原を提示してヘルパーT細胞を活性化する。活性化されたヘルパーT細胞は、同じ抗原を認識したB細胞を活性化する。B細胞は増殖して形質細胞に分化し、抗体を大量に産生する。
ワクチンが感染症の予防に有効である理由を、「免疫記憶」「二次応答」の語を用いて説明せよ。
ワクチンにより記憶細胞がつくられ免疫記憶が成立する。本物の病原体が侵入したとき、記憶細胞が二次応答によりすばやく大量の抗体を産生するため、発症前に病原体を排除できる。
エイズ（AIDS）ではなぜ免疫機能が低下するか。HIVの標的となる細胞名を示して説明せよ。
HIVは獲得免疫の司令塔であるヘルパーT細胞に感染して破壊する。ヘルパーT細胞が減少すると、体液性免疫・細胞性免疫のいずれも正常にはたらかなくなり、免疫機能が低下する。
この節で学んだ内容を、入試形式の問題で確認しましょう。基礎（A）から発展（C）まで段階的に取り組んでみてください。
次の文中の空欄（ ア ）〜（ カ ）に入る適切な語句を答えよ。
生体防御のしくみである免疫は、（ ア ）と（ イ ）に大別される。（ ア ）では、好中球やマクロファージなどの食細胞が（ ウ ）によって異物を取り込み分解する。（ イ ）のうち、B細胞が分化した（ エ ）が（ オ ）を産生して抗原を排除するしくみを体液性免疫という。一方、（ カ ）が感染細胞を直接攻撃するしくみを細胞性免疫という。
ア：自然免疫 イ：獲得免疫（適応免疫） ウ：食作用 エ：形質細胞（抗体産生細胞） オ：抗体（免疫グロブリン） カ：キラーT細胞（細胞傷害性T細胞）
免疫の全体像を押さえる基本問題です。自然免疫は非特異的で即座に反応し、獲得免疫は特異的で記憶をもちます。獲得免疫は体液性免疫（抗体による）と細胞性免疫（キラーT細胞による）に分けられます。どちらもヘルパーT細胞の活性化が起動のスイッチになることも覚えておきましょう。
免疫に関する次の記述のうち、誤っているものを1つ選べ。
① 樹状細胞は異物を取り込んで分解し、その断片をMHC分子上に提示する
② 好中球は血液中に最も多い白血球で、食作用によって病原体を排除する
③ NK細胞は獲得免疫に属し、特定の抗原を認識して感染細胞を破壊する
④ マクロファージは食作用に加えて、サイトカインを分泌して炎症反応を促進する
⑤ トル様受容体（TLR）は、病原体に共通する構造を認識するパターン認識受容体である
③
NK細胞（ナチュラルキラー細胞）は自然免疫に属する細胞です。特定の抗原を認識するのではなく、ウイルス感染細胞やがん細胞に見られる異常を非特異的に認識して破壊します。特定の抗原を認識して感染細胞を攻撃するのはキラーT細胞（獲得免疫）です。①②④⑤はすべて正しい記述です。
(1) 二次応答が一次応答に比べてすばやく強い免疫反応を示す理由を、「記憶細胞」の語を用いて60字以内で述べよ。
(2) 自己免疫疾患が起こるしくみを、「免疫寛容」の語を用いて50字以内で述べよ。
(1) 一次応答の際にできた記憶細胞が体内に残り、同じ抗原が再侵入すると速やかに増殖して大量の抗体を産生するため。（52字）
(2) 免疫寛容が破綻して自己の成分を非自己と誤認し、抗体やリンパ球が自己の組織を攻撃してしまう。（45字）
(1) 一次応答ではB細胞・T細胞が初めて抗原に出会い、増殖・分化に時間がかかります。このとき一部が記憶細胞になり、二次応答では記憶細胞がすでに存在するため、即座に大量の抗体を産生できます。
(2) 免疫寛容とは、自己の成分に対して免疫反応を起こさないしくみです。T細胞やB細胞は成熟の過程で、自己の成分に反応するものが排除されます。このしくみが何らかの原因で破綻すると自己免疫疾患が起きます。
ある研究者が、マウスを用いて免疫に関する次の実験を行った。
実験：マウスAに病原菌Xの弱毒化したものを注射した。4週間後、マウスAと、何も処置していないマウスBの両方に、致死量の病原菌Xを注射した。
(1) マウスAとマウスBの生死の結果はどうなるか。それぞれ答えよ。
(2) マウスAが(1)のような結果になる理由を、「記憶細胞」「二次応答」の語を用いて60字以内で述べよ。
(3) マウスAに、病原菌Xではなく病原菌Yの致死量を注射した場合、結果はどうなるか。理由とともに答えよ。
(1) マウスA：生存する。マウスB：死亡する。
(2) 弱毒菌Xの注射で記憶細胞が形成され、病原菌Xの再侵入に対して二次応答がすばやく起きて排除できたため。（50字）
(3) マウスAは死亡する。獲得免疫には抗原特異性があり、病原菌Xに対する記憶細胞は病原菌Yには反応しないため。
この実験はワクチンの原理を示す典型的な問題です。弱毒化した病原体をあらかじめ投与することで免疫記憶が成立し、同じ病原体の再侵入に対しては二次応答ですばやく大量の抗体を産生して排除できます。ただし、獲得免疫の抗原特異性により、別の病原体にはこの免疫記憶は有効ではありません。
HIVに感染した患者では、感染初期にはほとんど症状が見られないが、数年〜十数年かけてしだいに免疫機能が低下し、健康な人では問題にならないような微生物による感染症（日和見感染）を発症するようになる。
(1) HIVが主に感染する免疫細胞の名称と、その細胞が獲得免疫において果たす役割を50字以内で述べよ。
(2) HIVの感染が進行すると、体液性免疫と細胞性免疫の両方が低下する理由を、(1)で答えた細胞の役割をふまえて80字以内で述べよ。
(1) ヘルパーT細胞。抗原提示を受けて活性化し、B細胞やキラーT細胞を活性化して獲得免疫全体を統括する役割をもつ。（50字）
(2) ヘルパーT細胞が破壊されると、B細胞の活性化による体液性免疫も、キラーT細胞の活性化による細胞性免疫も起動できなくなるため。（60字）
ヘルパーT細胞は獲得免疫の「司令塔」です。体液性免疫ではB細胞の活性化に、細胞性免疫ではキラーT細胞の活性化に、それぞれヘルパーT細胞からのシグナルが必要です。HIVによってヘルパーT細胞が破壊されると、この司令塔がいなくなるため、両方の免疫が機能しなくなります。