生物学 第12回　体を守る免疫機構 和田　勝

血液と血球細胞 好中球 好酸球 好塩基球 単球 リンパ球

血液と血球細胞 ●赤血球（red blood cell, erythrocyte） ●白血球（ white blood cell, leucocyte） ●血小板（platelet） ●赤血球（red blood cell, erythrocyte） 酸素と二酸化炭素を運搬 ●血小板（platelet） 血液凝固

白血球 ●白血球（ white blood cell, leucocyte） ●顆粒白血球（granulocyte） 　　＝多型核白血球（polymorphonuclear leucocyte） ・好中球（neutrophil） 　食作用が強い、バクテリアなどを貪食する ・好酸球（acidophil, eosinophil） 　大型の寄生生物を攻撃、アレルギー性炎症に関与 ・好塩基球（basophil）　　　 ヒスタミンを放出 ●単球（monocyte）　 　食作用が強い、組織へ入りマクロファージになる

白血球（続き） ●リンパ球（lymphocyte） ・Ｂ細胞（B cell） 抗体を産生 ・Ｔ細胞（T cell） 　ウイルスに感染した細胞を殺す 　他の白血球の活動を調節 ●ナチュラルキラー（ＮＫ）細胞 　ウイルスに感染した細胞や腫瘍細胞を殺す

血球細胞の分化

生体防御 血球細胞のうち白血球が生体防御に はたらく ●非特異的防御機構 貪食細胞（マクロファージや好中球）による貪食 ●特異的防御機構 リンパ球が作用する、もっと複雑な過程

非特異的防御機構 皮膚は重要な障壁（バリアー）

非特異的防御機構

非特異的防御機構

非特異的防御機構 前のスライドにあったマクロファージは、 どうして細菌の侵入を認識しているの だろうか。 マクロファージにはToll様受容体という 蛋白質を細胞膜に持っていて、これで 細菌に特異的な糖タンパクなどを認識 していることが分かってきた。

非特異的防御機構 一方、ナチュラルキラーセルは、ウイルス が感染してMHCクラスⅠタンパク質の 発現量が減少した細胞を変質したと 認識して殺している。 マクロファージは、次に出てくる特異的な 防御機構と非特異的な防御機構の 橋渡しをしている（後述）。

特異的防御機構 脊椎動物では、さらに特異的な防御機 構が発達する。 それが免疫機構である 免疫機構にはリンパ球が重要な役割を 果たす。

リンパ球の役割 こうして、免疫機構にはリンパ球が重要な 役割を果たすことが明らかになる。

免疫には二種類ある 体液性免疫 B細胞が関与 抗体による攻撃 細胞性免疫 T細胞が関与 キラーT細胞による攻撃

体液性免疫と細胞性免疫

リンパ系器官

リンパ球の分化・成熟

リンパ球の分化・成熟 どうして多種類の外来物質（抗原）を 見分けることができるのだろうか。 外来物質（抗原）が体内に侵入した 後に、これを鋳型として抗体が作られる という考えが、はじめは支配的だった。 クローン選択説が提唱された。

クローン選択説

クローン 選択説 クローン選択説の 証明実験２つ

抗原とは 抗原となりうるものはタンパク質や多糖類 で分子量がある程度以上の大きさのもの 細菌の外皮タンパク 質や多糖類 タンパク質の表面の 特定部位 抗原決定基 （エピトープ）

抗原とは したがって、下の図のタンパク質が異物と 認識されて抗体ができるときには、7つの エピトープに対して、7つのクロ－ンが選択 される。 その結果、7種 類の抗体が作 られる。 ふつうはこのよ うにポリクロ－ ナルの免疫応答

抗原とは 本来、抗原とならない低分子（ハプテン）も、タンパク質に結合すると、この部位に対する抗体を作ることができる。

モノクロン 抗体の 作成 単一のエピトープ に対する抗体を 人工的に得ること ができる。 モノクロン抗体

抗体とは 血清タンパク質を電気泳動で分けると、次のようなパターンが得られる。 γグロブリン分画に抗体がふくまれる イムノグロブリン（Ig）と呼ぶ。

抗体分子の構造 抗体は抗原との結合部位を２つ持つ 抗体分子の水素結合とS-S結合を切ると、２本づつ同じ４本のポリペプチド鎖になる。

抗体分子の構造 Ｈ鎖、Ｌ鎖とも、Ｎ端側は多様性が大きく、Ｃ端側はほぼ一定である。 Ｎ端側を可変領域（variable region）と言い、続くＣ端側を定常領域（constant region）と言う。 可変領域はどちらもアミノ酸110で、定常領域は、Ｌ鎖でアミノ酸110、Ｈ鎖で330からなる。

抗体分子の構造

抗体分子の構造

抗体分子の構造 S-S結合を一つ含む、アミノ酸110が一つの単位となっている。

抗体分子の構造 多様な形の抗原と結合する抗原結合部位は、、

抗体分子の構造 可変領域のアミノ酸配列を知らべて、個々の抗体で比べて見たら、 特に変異の大きい３か所が見つかった 超可変領域

抗体分子の構造 抗原結合部位

抗体分子の種類 H鎖の定常領域によってIgにはいくつかの種類がある IgM IgD IgG IgA IgE Ｈ鎖 μ δ γ α ε Ｌ鎖 すべてκかλ 二量体を１とした単位数 ５ １ １か２ 全Ig中の割合 10 <1 75 15 半減期（日） ３ 25 ２ ６ 補体活性化 +++ － ++ 貪食細胞との結合 + 肥満細胞との結合

抗原結合部位多様性 抗体もタンパク質なのだから、遺伝子の 情報から作られる。 抗原の数は無限に近い種類があるのに どうして抗原結合部位の形が違う抗体を 作ることができるのだろうか。

免疫系に必要な機能 特異性 多様性 抗体の構造とクローンが用意 されていることで説明できる。 記憶する能力 自己と非自己を見分ける能力 これは後で説明する。

抗原結合部位多様性 抗体もタンパク質なのだから、遺伝子の 情報から作られる。 抗原の数は無限に近い種類があるのに どうして抗原結合部位の形が違う抗体を 作ることができるのか。 この謎を明らかにしたのは次の実験で あった。

抗体遺伝子 の再編成 この実験結果は、胎児 の時に離れた位置に あったＶとＣが、成獣で は近づいたことを示す

抗体遺伝子の再編成 Ｌ鎖 多数のＶ ４つのＪ １つのＣ 分化の過程 でＶとＪの間 がランダムに 切り取られる

抗体遺伝子の再編成 Ｈ鎖も同じで、Ｖ，Ｊ，Ｃに加えて、Ｄ領域 がある Ｈ鎖でもこれらの領域の組み替えが起こる 多数のＶ １２のＤ ４つのＪ １つのＣ Ｈ鎖でもこれらの領域の組み替えが起こる Ｌ鎖とＨ鎖の組み合わせによって、多数の クローンが作られる

体液性免疫と細胞性免疫

細胞性免疫 やけどで皮膚が損傷されたので、それを 補うために他人の皮膚を移植したとする 移植された皮膚はやがてはげ落ちてしまう 拒絶反応（rejection）である ある個人の細胞には、その個人であること をしめす「表札」のようなものがあることが わかってきた

細胞の「表札」 すべての 細胞に 備わって いる 抗原提示 細胞だけ にある

MHCクラスⅠタンパク質 他人の皮膚の細胞には非自己のMHC クラスⅠタンパク質（＋ペプチド断片）が ある Ｔ細胞は表札が異なるのを見て、攻撃 する このようなＴ細胞を、細胞損傷性Ｔ細胞 （キラーＴ細胞、ＣＤ８＋Ｔ細胞）と言う

MHCクラスⅠタンパク質 MHCクラスⅠタンパク質の溝を真上から 見たところ（卵白アルブミン323-334がはさまっている）

ウイルスに感染すると ウイルスの外被タンパク質は感染した 細胞の中で脱ぎ捨てられる 外被タンパク質は分解され、断片は合成 中のMHCクラスⅠタンパク質に取り込まれ 溝に挟み込まれて細胞表面に提示される こうなるとMHCクラスⅠタンパク質は自己 ではなくなる（表札に泥が塗られた）ので

感染した細胞を攻撃 キラーＴ細胞はこれを見て細胞を攻撃する

T細胞受容体 どうやって「表札」を見ているのだろうか

T細胞受容体 Ｔ細胞の表面にはＴ細胞受容体という膜タン パク質が埋まっていた Ｔ細胞受容体は、抗体のＹ字型の腕の部分 と似たような構造で、α鎖とβ鎖の２本の ポリペプチド鎖が、S-S結合で結合している α鎖もβ鎖もＮ末端側は可変領域、Ｃ末端 側は定常領域である。

T細胞受容体

もう一つのT細胞 すでにＢ細胞による抗体の産生について は説明したが、、、 じつはＢ細胞による抗体産生は、Ｂ細胞だ けでは不十分であることがわかった 次の実験がそのことを示している

抗体産生にはT細胞が必要

クローン選択説

ヘルパーＴ細胞 Ｂ細胞は表面受容 体と結合した可溶性 の抗原と結合し、 細胞内へ取り込む MHCクラスⅡタン パク質に挟み込んで 表面へ提示

Ｂ細胞は抗原を提示 Ｔ細胞がこれをＴ細胞受容体で見る

ヘルパーＴ細胞 このようなＴ細胞を、ヘルパーＴ細胞 （ＣＤ４＋Ｔ細胞）と言う。 ＣＤ４によって結合がしっかりとできると、 ヘルパーＴ細胞はインターロイキンをだし てＢ細胞を刺激する。 インターロイキンは受容体に結合し、細 胞内にセカンドメッセンジャーをつくる その結果、Ｂ細胞はＧ０から脱して細胞 周期へ復帰し、増殖分化する。

マクロファージの役割 非特異的防御機構のところで出てきた マクロファージは、特異的防御機構でも 重要な役割を演じる。 マクロファージは、細菌やカビなどの病原 体を貪食し、分解して断片ペプチドをMHC クラスⅡタンパク質に挟み込んで細胞表面 へ出して提示する。 ヘルパーＴ細胞がこれを認識し、活性化し インターロイキンを分泌する。

記憶細胞 すべてが形質細胞 になるのではなく、 一部は記憶細胞 として残される 同じ抗原に２回目 に出会うと速やかに 増殖して形質細胞 をつくる

一次および二次免疫応答

リンパ球の分化・成熟

胸腺での訓練 Ｂ細胞やＴ細胞は、遺伝子の再編成に よってランダムにつくられる。 だとしたらあらゆる抗原に反応するＢ細胞 やＴ細胞が作られてしまうはず。 これは不都合であるから、どこかで「自己」 抗原に対するＢ細胞やＴ細胞を消去する はず。

胸腺での訓練

自己免疫疾患 自己に対しては免疫機能が働かないように、 自己を認識するリンパ球は除去されている。 このことを免疫学的自己寛容 （immunological self tolerance）と言う。 何らかの原因で自己抗原を非自己と認識 して攻撃してしまうことがある。これを自己 免疫疾患と言う。

Igスーパーファミリー

細胞間の情報交換 ギャップジャンクション 膜表面上分子が直接 このやり方に該当する。 情報分子を分泌

哺乳類の免疫機構まとめ 情報分子を分泌