25.31 : 細菌性病原体に対する防御

人間の免疫系は、細菌感染から体を守るために連携して働く細胞、組織、器官の複雑なネットワークです。免疫系はさまざまな免疫細胞で構成されており、それぞれが防御機構で特定の役割を果たしています。

食細胞

食細胞は免疫系における最前線の兵士です。食細胞には好中球とマクロファージが含まれます。好中球は白血球の中で最も豊富で、感染部位に素早く動員されます。マクロファージは、体内を巡回し、細菌を飲み込んで破壊する大型細胞です。食細胞は、その表面にある特定の受容体を通じて細菌を認識し、貪食して細菌の脅威を効果的に中和します。

ナチュラルキラー細胞 (NK 細胞)

NK 細胞は、自然免疫において重要な役割を果たすリンパ球の一種です。細胞内細菌に感染したものも含め、感染細胞を識別して排除する役割を担っています。 NK 細胞は、感染細胞の表面にある特定のマーカーを認識し、細胞毒性顆粒を放出して細胞を死滅させます。

T 細胞

T 細胞は、適応免疫において重要な役割を果たすリンパ球の一種です。細菌感染に対する防御に関与する T 細胞には、主に 2 つの種類があります。

• ヘルパー T 細胞 (Th 細胞) は、サイトカインと呼ばれる化学伝達物質を分泌して免疫応答を調整します。サイトカインは他の免疫細胞を活性化し、マクロファージの貪食作用を促進し、B 細胞による抗体の産生を促進します。
• 細胞傷害性 T 細胞 (CTL 細胞): これらの細胞は、感染細胞を直接殺します。細胞内細菌が宿主細胞に感染すると、細菌タンパク質の断片 (抗原) を表面に提示します。CTL 細胞はこれらの抗原を認識し、感染細胞でアポトーシス (細胞死) を誘発する分子を放出します。

B 細胞

B 細胞は、適応免疫において重要な役割を果たす別の種類のリンパ球です。細菌が体内に入ると、B 細胞は抗体と呼ばれる特定のタンパク質を生成します。抗体は細菌の表面に結合し、食細胞あなどといった免疫系の他の構成要素による破壊のために細菌をマークします。B 細胞は記憶細胞に分化することもでき、同じ細菌による将来の感染に対する長期的な免疫を提供します。

補体系

補体系は、細菌感染に対する免疫応答を強化するタンパク質のグループです。補体系は、細菌の細胞膜に穴を開け (膜攻撃複合体)、感染部位に免疫細胞を引き寄せることで、細菌を直接破壊することができます。

免疫系は、細菌病原体に対してさまざまな防御メカニズムを採用し、これらの微小な侵入者と戦うための効果的な方法を継続的に適応および模索しています。ハンセン病の原因となる細菌であるらい菌は、細菌の分解と排除を通常助けるリソソーム内の酵素に対する耐性があるため、分かりやすい敵です。このような頑固な細菌に直面すると、マクロファージは Th1 細胞からのサイトカインシグナルの影響を受けて、独自の代謝経路を活性化します。マクロファージ内の酸化代謝によって定義されるこれらの経路は、細菌にとって住みにくい環境を作り出し、マクロファージ内の細菌の脅威を排除するために一酸化窒素を使用することが多いです。

ただし、病原体と免疫系の間の進化的軍備競争は絶えず変化していることに注意することが重要です。結核菌などの病原体は、マクロファージの消化酵素に抵抗する複雑な細胞壁構造を発達させ、生存して結核などの慢性疾患を引き起こすことを可能にしています。これは、病原体が免疫系を回避する方法の一例です。ただし、これらの適応メカニズムは病原体の意識的な決定の結果ではなく、自然淘汰と進化の産物であることを強調する必要があります。

その好例は、黄色ブドウ球菌などの細菌に見られるさまざまな菌株です。この細菌は、軽度の皮膚感染症や、鼻に細菌を保有している特定の健康な個人に比較的よく見られます。しかし、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）と呼ばれる特定の菌株は、複数の抗生物質に対する耐性を獲得しており、治療が非常に困難になっています。菌株によって表面抗原が異なるため、ある菌株に対して有効な免疫応答が、別の菌株に対しては有効でない可能性があります。その結果、細菌種は生き残り、適応し続けます。