(USMLEトピック) 感染時に何が起こるのか？ 表面バリア、自然免疫応答、獲得免疫応答。

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ナレーター：Ashley Fleming
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免疫システムは、体の防御システムです。病原体と呼ばれる病原体から体を守ります。表面バリア：物理的、化学的、生物学的障壁。主要な物理的バリアは皮膚です。呼吸器系、消化器系、泌尿器系、生殖器系など、外部環境に開かれた身体系はそれぞれ、微生物の侵入を防ぐ独自のメカニズムを備えています。粘膜は微生物を捕らえ、くしゃみや咳の反射は微生物を排出し、尿は微生物を機械的に排出します。化学的バリアには、胃酸や、汗、唾液、涙に含まれる様々な抗菌物質が含まれます。体内の常在菌叢は、栄養と空間をめぐって病原体と競合し、生物学的バリアを形成します。
もし微生物が表面バリアを突破できたとしても、免疫系の自然免疫系と遭遇し、即座に、しかし非特異的な反応を引き起こします。これで感染を抑制できない場合、適応免疫反応、あるいは獲得免疫反応と呼ばれる別の防御層が働き始めます。適応免疫反応は活性化に時間がかかりますが、侵入した病原体を特異的に標的とするため、より効果的です。また、病原体の「記憶」が身体に残るため、同じ病原体が次に侵入してきた際に、より迅速に反応することができます。
免疫システムの主要な役割を担うのは白血球です。すべての白血球は骨髄の造血幹細胞に由来し、それぞれが免疫反応において異なる役割を果たします。
自然免疫システムの最初の反応は炎症です。体内の組織を常にパトロールしている常在マクロファージは、病原体を取り込み、サイトカインと呼ばれる炎症性化学物質を放出します。サイトカインは他の免疫細胞を損傷部位に引き寄せます。好塩基球、好酸球、肥満細胞はそれぞれ独自のサイトカインを放出し、炎症を増幅させます。サイトカインは血管を拡張させ、血流を増加させ、発赤や腫れなどの炎症の臨床徴候を引き起こします。サイトカインは血管の内皮細胞に作用し、第一線防御に関与する主要な食細胞である好中球の移動を促す化学的合図となります。活性化された内皮細胞は血流中の好中球に付着し、その速度を低下させてから血管壁を通り抜けさせます。好中球は細菌を取り込み、酵素や有毒な過酸化物を用いて破壊します。また、好中球は酸化バーストと呼ばれる現象で、反応性の高い酸素種を放出し、病原体をより迅速かつ効率的に死滅させます。しかし、好中球自身もこの過程で死滅し、その破片が損傷部位に膿を形成します。
適応免疫応答は、いわゆる「抗原提示細胞」から始まり、その中で最も効果的なのは樹状細胞です。感染部位に常在する樹状細胞は病原体を取り込み、抗原と呼ばれる断片に切り分け、表面に提示します。これらの樹状細胞はその後、毛細リンパ管によって拾い上げられ、リンパ節へと移動し、そこで抗原を適合するT細胞に提示します。病原体自体もリンパ節へと移動し、そこで適合するB細胞と遭遇する可能性があります。適合細胞を見つけるプロセスは、適応免疫応答の特異性の根底にあります。 T細胞とB細胞には数十億ものバリエーションがあり、それぞれが鍵のような役割を果たす独自の表面タンパク質を持っています。これらの数十億の鍵の中から、侵入した病原体に結合し、解錠できるものだけが活性化されます。活性化されたT細胞とB細胞は、クローン増殖と呼ばれる分化と増殖を経ます。このプロセスによって、同じ病原体による将来の感染に備えるメモリー細胞と、活性化された細胞傷害性T細胞と抗体を産生する形質B細胞を含むエフェクター細胞が生成されます。エフェクター細胞は、病原体に特異的な抗体です。抗体と細胞傷害性T細胞はリンパ節から血流に乗り、感染部位へと運ばれます。