免疫系（免疫システム）とは：病原体から体を守る仕組みを解説

免疫系は、感染症に抵抗するために協力し合う一連の組織である。免疫機構は、生物が病原体を識別し、その脅威を中和するのを助ける。

免疫システムは、さまざまな種類の病原体を検出し、識別することができます。例えば、ウイルス、バクテリア、寄生虫などです。免疫システムは、体自身の健康な細胞や組織と、「外来」細胞との違いを検出することができます。なぜなら、侵入者は進化し、適応して、免疫系が検出できなくなる可能性があるからです。

異物である細胞やタンパク質が検出されると、免疫システムは侵入者と戦うための抗体を作り、それを食べるための特別な細胞（「食細胞」）を送り込みます。

免疫の大きな仕組み：自然免疫と獲得免疫

免疫系は大きく分けて自然免疫（先天免疫）と獲得免疫（適応免疫）の二つの層からなります。どちらも協調して働き、異物の認識と排除、そして将来の感染に対する準備を行います。

自然免疫（先天免疫）：生まれつき備わる防御で、侵入直後に素早く反応します。皮膚や粘膜などの物理的バリア、炎症反応、補体（complement）やパターン認識受容体（例：TLR）を使って病原体に反応します。主な細胞には好中球、マクロファージ、樹状細胞、NK（ナチュラルキラー）細胞などがあります。これらは病原体を直接「食べる」（貪食）か、分泌物で殺すことで初期防御を行います。
獲得免疫（適応免疫）：特定の病原体に合わせて数日以内に獲得される防御で、高い特異性と記憶能を持ちます。主な要素はB細胞（抗体を作る）とT細胞（ヘルパーT細胞や細胞傷害性T細胞）です。獲得免疫は病原体の特定の抗原を認識し、効果的に排除するとともに、メモリー細胞を残して再感染時に速やかに反応します。

主な働き手とその役割

物理的・化学的バリア：皮膚、粘膜、胃酸、涙や粘液中の酵素などが最前線で侵入を防ぎます。
食細胞（マクロファージ・好中球）：細菌や死細胞を取り込み分解します。樹状細胞は抗原提示により獲得免疫へ情報を渡します。
補体系：血中のタンパク質群で、病原体の表面を標的化して溶菌や貪食を促進します。
抗体（免疫グロブリン）：B細胞が産生するタンパク質で、病原体に結合して中和したり、貪食細胞を誘導したりします。
T細胞：ヘルパーT細胞（CD4+）は免疫反応を調整し、細胞傷害性T細胞（CD8+）はウイルス感染細胞などを直接殺します。
記憶細胞：一度出会った病原体を記憶し、二度目以降の感染で迅速かつ強力に反応します（ワクチンの原理の基盤）。

認識の仕組み：自己と非自己、抗原提示

免疫系は「自己」と「非自己」を区別するために、細胞表面の分子（MHC＝主要組織適合複合体）や抗原提示の仕組みを利用します。樹状細胞やマクロファージは病原体の断片（抗原）を取り込み、MHC分子に載せてT細胞に提示します。これにより特異的なT細胞が活性化され、適応免疫が開始されます。

炎症とその意義

感染や組織損傷が起きると炎症が起こり、血流増加・血管透過性の亢進・免疫細胞の動員が起きます。炎症は病原体排除や修復に不可欠ですが、過剰な炎症は組織損傷を招きます。

免疫の課題：進化する病原体と免疫の暴走

病原体は変異や抗原変異（抗原変異、免疫回避）で免疫から逃れることがあり、これが再感染やワクチン効果低下の原因になります。
自己免疫疾患は免疫が自己組織を誤って攻撃する状態で、リウマチ性疾患や1型糖尿病などを引き起こします。
免疫不全（先天性または後天性、例：HIV感染）は感染に対する脆弱性を高めます。
アレルギーは本来無害な物質に対する過剰な免疫反応です。

臨床的応用と予防

ワクチン：病原体の抗原を用いてメモリー細胞を作り、将来の感染を防ぎます。
免疫療法：がん免疫療法やモノクローナル抗体など、免疫系を利用・調整して疾患を治療する方法が発展しています。
免疫抑制：移植や自己免疫疾患の管理には免疫抑制薬が使われますが、感染リスク増大に注意が必要です。

まとめ

免疫系は多層的で複雑な防御システムであり、身体のバリア、自然免疫、獲得免疫が連携して病原体を排除します。適切な反応は健康維持に不可欠ですが、過剰あるいは不足すると病気の原因になります。ワクチンや免疫療法は免疫系の働きを応用した重要な医療手段です。

免疫学の創始者の一人であるイリヤ・メチニコフ氏

炭疽菌（オレンジ色）を取り込んだ1匹の好中球（黄色）の走査型電子顕微鏡写真。

自然免疫系

バクテリアのような単純な単細胞生物でさえ、ウイルス感染から身を守るための酵素系を備えている。その他の基本的な免疫機構は、太古の生命体に出現し、植物や昆虫などの現代の子孫にも残っている。抗菌ペプチド（ディフェンシン）、食作用、補体系などである。これらは、非特異的な方法で宿主を感染から守る自然免疫系である。最も単純な自然免疫系は、外側にある細胞壁やバリアで、侵入者の侵入を阻止するものである。例えば、皮膚はほとんどの外からのバクテリアの侵入を阻止する。

適応免疫系

人間を含む脊椎動物は、もっと高度な防御機構を持っている。自然免疫系はすべての後生動物に存在しますが、適応免疫系は脊椎動物にしか存在しません。

適応免疫応答は、脊椎動物の免疫系に特定の病原体を認識し、記憶する能力を与える。このシステムは、病原体に遭遇するたびに、より強力な攻撃を仕掛けてくる。体の免疫システムは、将来起こるであろう問題に備えるため、適応的なのです。

典型的な脊椎動物の免疫系は、多くの種類のタンパク質、細胞、臓器、組織から成り、それらが複雑で常に変化するネットワークの中で相互作用している。この獲得免疫は、一種の「免疫学的記憶」を作り出している。

ワクチン接種の基本は、獲得免疫の過程です。一次反応は2日から2週間ほどで発症します。ある病原体に対する免疫を獲得した後、再びその病原体による感染が起こった場合、その免疫反応を二次反応と呼びます。

自己免疫疾患

生物によっては、免疫系が障害と呼ばれる自身の中の問題を抱えていることがあります。これらは、自己免疫疾患、炎症性疾患、そして場合によっては癌を含む他の病気を引き起こします。免疫不全疾患は、免疫系の働きが通常より低下した場合に起こります。免疫不全は、遺伝子（遺伝性）疾患の結果である場合と、レトロウイルスであるHIVによって引き起こされる後天性免疫不全症候群（AIDS）のような感染症である場合と、その他の原因がある場合があります。

一方、自己免疫疾患は、免疫システムが正常な組織を異物であるかのように攻撃することによって生じます。一般的な自己免疫疾患には、橋本甲状腺炎、関節リウマチ、1型糖尿病、エリテマトーデスなどがあります。

免疫学は、免疫系のあらゆる側面を研究する学問です。健康や病気にとって非常に重要なものです。

免疫学の歴史

免疫学は、病気に対する免疫の原因を研究する医学の科学的な部分である。何世紀も前から、ある感染症から回復した人は、その病気に二度かかることはないことに人々は気づいていた。

18世紀、ピエール・ルイ・モーペルテュはサソリの毒を使った実験を行い、ある種の犬やマウスがこの毒に対して免疫を持っていることを見出した。この後天性免疫の観察などから、ルイ・パスツール（1822-1895）はワクチン接種と病気の細菌説を打ち立てた。パスツールの理論は、瘴気説などの現代の疾病理論とは真っ向から対立するものであった。微生物が感染症の原因であることが確認されたのは、1891年にロバート・コッホ（1843-1910）が発表した証明（この証明により1905年にノーベル賞を受賞）があってからである。ウイルスは、1901年にウォルター・リード（1851-1902）によって黄熱病ウイルスが発見され、ヒトの病原体として確認された。

免疫学は、19世紀末に液性免疫と細胞性免疫の研究で急速な発展を遂げ、大きな発展を遂げた。特に重要なのは、抗原抗体反応の特異性を説明するために側鎖理論を提唱したポール・エーリック（1854-1915）の研究である。1908年のノーベル賞は、エーリックと細胞免疫学の創始者イリヤ・メチニコフ（1845-1916）の共同受賞となった。

進化

免疫システムは非常に古く、単細胞の真核生物が、何が食べ物で何が自分の一部なのかを区別する必要があった頃に遡るかもしれません。

"植物と動物のゲノム解析は、植物と動物の祖先が分岐するまでに、高度な宿主防御機構が存在していたことを示す証拠を示している。植物と動物に共通するこのシステムは、NFκBによる遺伝子機能活性化のToll経路である...」。必要なDNA配列は、無脊椎動物、脊椎動物、植物に存在する」。

質問と回答

Q:免疫システムとは何ですか?

A: 免疫系は、感染症に抵抗し、ウイルス、バクテリア、寄生虫などの病原体の脅威を識別し、無効化するために協力し合う一連の組織です。

Q: 免疫系はどのようにして外来の細胞やタンパク質を検出するのですか?

A: 免疫システムは、体自身の健康な細胞や組織と、「外来」細胞との違いを検出することができます。その構造や組成の変化を検出することによって、不健康な侵入者を認識することができるのです。

Q: 免疫系は外来細胞や外来タンパク質にどのように反応するのですか?

A: 異質な細胞やタンパク質が検出されると、免疫系はそれを撃退するために抗体を作り、特殊な細胞（食細胞）を送り込んで食べさせます。

Q: 免疫システムが検出できる病原体にはどのようなものがありますか?

A: 免疫システムが検出できる病原体の例としては、ウイルス、バクテリア、寄生虫などがあります。

Q: なぜ免疫システムは不健康な侵入者を検知することが難しいのですか?

A: 免疫系が不健康な侵入者を発見するのが難しいのは、侵入者が進化し適応することで、健康な細胞や組織と変わらないように見えるからです。

Q: 侵入者が免疫システムに認識されるとどうなるのですか?

A: 免疫システムは侵入者を識別すると、それを撃退するために抗体を作り、特殊な食細胞を送り込んで、侵入者を食べさせます。

Q: 食細胞はどのように感染から身を守っているのですか?

A: 貪食細胞は、免疫システムから送り出される特殊な細胞で、小さなパックマンのキャラクターのような働きをします。