免疫システムのしくみ

あなたの体の中には免疫システムと呼ばれる驚くべき保護メカニズムがあります。それはあなたの体に侵入したいと思う何百万ものバクテリア、微生物、ウイルス、毒素そして寄生虫からあなたを守るように設計されています。免疫システムの力を理解するためにあなたがしなければならないのは、それが死んだら何が起こるかを見ることです。それはひどく聞こえますが、それはあなたの免疫システムについて非常に重要な何かをあなたに示しています。

何かが死ぬと、その免疫システムは（他のすべてと一緒に）シャットダウンします。数時間のうちに、体はあらゆる種類のバクテリア、微生物、寄生虫に侵略されます...免疫システムが機能しているときはこれらのものはどれも侵入できませんが、免疫システムが停止した瞬間にドアが大きく開きます。あなたが死んだら、これらの有機体があなたの体を完全に解体して運び去るのに数週間しかかかりません。残っているのは骨格だけです。明らかに、あなたの免疫システムは、あなたが生きているときにそのすべての解体が起こらないようにするために驚くべきことをしています。

免疫システムは複雑で、複雑で、興味深いものです。そして、あなたがそれについてもっと知るための少なくとも2つの正当な理由があります。まず、発熱、じんましん、炎症などが自分の体の中で起こったときにどこから来るのかを理解するのはとても魅力的です。また、免疫システムの新しい部分が理解され、新薬が市場に出回るにつれて、ニュースで免疫システムについて多くのことを耳にします。免疫システムについて知ることで、これらのニュース記事を理解できるようになります。この記事では、免疫システムがどのように機能するかを見て、毎日何が行われているのか、何が行われていないのかを理解できるようにします。

1. あなたの免疫システムを見る
2. 免疫システムの基本
3. ウイルスまたは細菌感染
4. 免疫システムのコンポーネント
5. リンパ系
6. 胸腺
7. 抗体
8. 補体系
9. 白血球
10. 白血球
11. さまざまな役割
12. T細胞
13. 予防接種
14. AIDS
15. 抗生物質のしくみ
16. 免疫システムの間違い

あなたの免疫システムは何千もの異なる方法で24時間働きますが、それはほとんど気づかれずに働きます。私たちが免疫システムに本当に気付く原因の1つは、何らかの理由で免疫システムが機能しなくなったときです。また、私たちが見たり感じたりすることができる副作用がある何かをするときにもそれに気づきます。次にいくつかの例を示します。

最初から始めましょう。誰かが「今日は気分が悪い」と言うとはどういう意味ですか？病気とは何ですか？さまざまな種類の病気を理解することにより、免疫系がどの種類の病気に対処するのに役立つかを知ることができます。

あなたが「病気になる」とき、あなたの体は適切にまたはその潜在能力を最大限に発揮することができません。あなたが病気になるための多くの異なる方法があります-ここにそれらのいくつかがあります：

ウイルスやバクテリア（一般的には細菌としても知られています）があなたの体に侵入して繁殖するとき、それは通常問題を引き起こします。一般的に、細菌の存在はあなたを病気にするいくつかの副作用を引き起こします。たとえば、連鎖球菌咽頭細菌（Streptococcus）は、喉に炎症を引き起こす毒素を放出します。ポリオウイルスは、神経細胞を破壊する毒素を放出します（しばしば麻痺を引き起こします）。いくつかのバクテリアは良性または有益です（たとえば、私たち全員が腸内に何百万ものバクテリアを持っていて、それらは食物を消化するのを助けます）、しかしそれらが体または血流に入ると多くは有害です。

ウイルス感染と細菌感染は、ほとんどの人にとって断然最も一般的な病気の原因です。それらは風邪、インフルエンザ、はしか、おたふく風邪、マラリア、エイズなどのようなものを引き起こします。

あなたの免疫システムの仕事は、これらの感染症からあなたの体を保護することです。免疫システムは3つの異なる方法であなたを保護します：

免疫システムには、他にもいくつかの重要な仕事があります。たとえば、免疫システムは癌を早期に検出し、多くの場合それを排除することができます。

バクテリアとウイルス

あなたの体はおそらく100兆個の細胞からなる多細胞生物です。あなたの体の細胞はかなり複雑な機械です。それぞれに核、エネルギー生産装置などがあります。バクテリアは単細胞生物であり、はるかに単純です。たとえば、それらには核がありません。それらはおそらく人間の細胞の1/100のサイズであり、長さは1マイクロメートルかもしれません。バクテリアは完全に独立した生物であり、食べたり繁殖したりすることができます。バクテリアは、体の海を泳ぐ魚のようなものです。適切な条件下では、バクテリアは非常に速く繁殖します。1つのバクテリアが2つの別々のバクテリアに、おそらく20分または30分に1回分裂します。その速度では、1つの細菌がわずか数時間で数百万になる可能性があります。

ウイルスはまったく別の品種です。ウイルスは実際には生きていません。ウイルス粒子は、保護コート内のDNAの断片に他なりません。ウイルスは細胞と接触し、細胞壁に付着し、そのDNA（およびおそらくいくつかの酵素）を細胞に注入します。DNAは生細胞内の機構を利用して新しいウイルス粒子を複製します。最終的に、ハイジャックされたセルは死んで破裂し、新しいウイルス粒子を解放します。または、ウイルス粒子が細胞から出芽して生き続ける可能性があります。どちらの場合でも、細胞はウイルスの工場です。

免疫システムの面白い点の1つは、免疫システムが一生あなたの体の中で働いているということですが、おそらくあなたはそれについてほとんど何も知らないでしょう。たとえば、胸の中に「心臓」と呼ばれる臓器があることをおそらくご存知でしょう。彼らが心を持っていることを誰が知らないのですか？あなたはおそらくあなたが肺と肝臓と腎臓を持っているという事実についても聞いたことがあるでしょう。しかし、あなたはあなたの胸腺についてさえ聞いたことがありますか？胸腺があることすら知らない可能性は十分にありますが、胸腺は心臓のすぐ隣にあります。免疫系には他にも同じように不明瞭な部分がたくさんあるので、すべての部分について学ぶことから始めましょう。

免疫システムの最も明白な部分はあなたが見ることができるものです。たとえば、皮膚は免疫システムの重要な部分です。それは細菌とあなたの体の間の主要な境界として機能します。あなたの肌の仕事の一部は、私たちが食品を保護するためにラップを使用するのとほとんど同じ方法でバリアとして機能することです。皮膚は丈夫で、一般的にバクテリアやウイルスに対して不浸透性です。表皮には、免疫系の重要な早期警告成分であるランゲルハンス細胞（基底層のメラノサイトと混合）と呼ばれる特別な細胞が含まれています。皮膚は抗菌物質も分泌します。これらの物質は、皮膚にカビの層が成長している状態で朝起きない理由を説明しています。皮膚に付着したほとんどの細菌や胞子はすぐに死んでしまいます。

あなたの鼻、口、目も細菌の明らかな入り口です。涙や粘液には、多くの細菌の細胞壁を破壊する酵素（リゾチーム）が含まれています。唾液も抗菌作用があります。鼻腔と肺は粘液で覆われているため、すぐに殺されなかった多くの細菌が粘液に閉じ込められ、すぐに飲み込まれます。肥満細胞はまた、鼻腔、喉、肺、皮膚の内側を覆っています。あなたの体に侵入したいバクテリアやウイルスは、最初にこれらの防御を通過しなければなりません。

体内に入ると、細菌は異なるレベルで免疫系を扱います。免疫システムの主要なコンポーネントは次のとおりです。

これらの各コンポーネントを詳しく見ていきましょう。

医師や母親は首の「リンパ節の腫れ」をチェックすることが多いため、リンパ系は人々に最もよく知られています。リンパ節は、血管とほぼ同じように体全体に広がるシステムの一部にすぎないことがわかりました。循環器系を流れる血液とリンパ系を流れるリンパ液の主な違いは、リンパ系が受動的であるのに対し、血液は心臓によって加圧されることです。 「血液ポンプ」（心臓）のような「リンパポンプ」はありません。代わりに、体液がリンパ系に染み出し、正常な体と筋肉の動きによってリンパ節に押し出されます。これは、コミュニティの上下水道システムに非常によく似ています。水は能動的に加圧されますが、下水は受動的で重力によって流れます。

リンパ液は、細胞を水と栄養素で満たす透明な液体です。リンパ液は血漿であり、血液から赤血球と白血球を差し引いたものを構成する液体です。考えてみてください。各細胞にはそれを供給する独自の専用血管がありませんが、生き残るためには食物、水、酸素を摂取する必要があります。血液はこれらの物質を毛細血管壁を通してリンパ液に移し、リンパ液はそれを細胞に運びます。細胞はタンパク質や老廃物も生成し、リンパはこれらの生成物を吸収して運び去ります。体内に侵入したランダムなバクテリアも、この細胞間液に侵入します。リンパ系の1つの仕事は、細菌を検出して除去するためにこれらの液体を排出してろ過することです。小さなリンパ管が液体を集めて大きな血管に向かって移動させ、最終的に液体がリンパ節に到達して処理されます。

リンパ節には、濾過組織と多数のリンパ細胞が含まれています。特定の細菌感染症と戦うとき、リンパ節は細菌で膨らみ、細胞は細菌と戦って、実際にそれらを感じることができるようになります。したがって、リンパ節の腫れは、何らかの感染症があることを示す良い兆候です。

リンパ節を通してリンパ液がろ過されると、リンパ液は再び血流に入ります。

胸腺は胸の胸骨と心臓の間にあります。これはT細胞の産生に関与し（次のセクションを参照）、新生児では特に重要です。胸腺がないと、赤ちゃんの免疫系が崩壊し、赤ちゃんは死にます。胸腺は成人ではそれほど重要ではないようです。たとえば、胸腺を取り除くと、免疫系の他の部分が負荷を処理できるため、成人は生きることができます。ただし、胸腺は、特にT細胞の成熟にとって重要です（以下の白血球に関するセクションで説明します）。

脾臓

脾臓は血液をろ過して外来細胞を探します（脾臓は交換が必要な古い赤血球も探しています）。脾臓を失った人は、脾臓を持っている人よりもはるかに頻繁に病気になります。

骨髄

骨髄は、赤と白の両方の新しい血球を生成します。赤血球の場合、細胞は骨髄で完全に形成されてから血流に入ります。一部の白血球の場合、細胞は他の場所で成熟します。骨髄は幹細胞からすべての血液細胞を生成します。それらは分岐して多くの異なるタイプの細胞になることができるため、「幹細胞」と呼ばれます-それらは異なる細胞タイプの前駆体です。幹細胞は、実際の特定の種類の白血球に変化します。

白血球

白血球については、次のセクションで詳しく説明します。

抗体（免疫グロブリンおよびガンマグロブリンとも呼ばれます）は、白血球によって産生されます。それらはY字型のタンパク質であり、それぞれが特定の抗原（細菌、ウイルス、または毒素）に応答します。各抗体には、特定の抗原に感受性があり、何らかの方法でそれに結合する特別なセクション（Yの2つの分岐の先端）があります。抗体が毒素に結合するとき、それは抗毒素と呼ばれます（毒素が何らかの形の毒に由来する場合、それは抗毒素と呼ばれます）。結合は一般的に毒素の化学的作用を無効にします。抗体がウイルス粒子の外皮または細菌の細胞壁に結合すると、細胞壁を通過する動きを止めることができます。または、多数の抗体が侵入者に結合し、侵入者を除去する必要があることを補体系に通知することができます。

抗体には5つのクラスがあります。

医療文書にIgEのような略語が表示されている場合は常に、彼らが話しているのは抗体であることがわかります。

抗体の詳細については、抗体リソースページを参照してください。

抗体のような補体系は、一連のタンパク質です。血流には何百万もの異なる抗体があり、それぞれが特定の抗原に敏感です。補体系にはほんの一握りのタンパク質しかなく、それらはあなたの血中に自由に浮かんでいます。補体は肝臓で製造されます。補体タンパク質は、抗体によって活性化され、抗体と連携して機能する（補体）ため、この名前が付けられています。それらは細胞の溶解（破裂）を引き起こし、細胞を除去する必要があることを食細胞に知らせます。

補体の詳細については、補体系を参照してください。

ホルモン

免疫系の構成要素によって生成されるいくつかのホルモンがあります。これらのホルモンは一般的にリンホカインとして知られています。体内の特定のホルモンが免疫系を抑制することも知られています。ステロイドとコルチコステロイド（アドレナリンの成分）は免疫系を抑制します。

チモシン（胸腺によって産生されると考えられている）は、リンパ球の産生を促進するホルモンです（リンパ球は白血球の一種です-以下を参照）。インターロイキンは、白血球によって生成される別の種類のホルモンです。たとえば、インターロイキン-1は、マクロファージが外来細胞を食べた後に生成されます。IL-1には興味深い副作用があります。視床下部に達すると、発熱と倦怠感が生じます。熱の上昇はいくつかのバクテリアを殺すことが知られています。

追加情報については、感染の兆候：発熱とIL-1を参照してください。

腫瘍壊死因子

腫瘍壊死因子（TNF）もマクロファージによって産生されます。それは腫瘍細胞を殺すことができ、また新しい血管の作成を促進するので、治癒することが重要です。

インターフェロン

インターフェロンはウイルスに干渉し（そのため名前が付けられています）、体内のほとんどの細胞によって産生されます。抗体や補体のようなインターフェロンはタンパク質であり、それらの仕事は細胞が互いに信号を送るようにすることです。細胞が他の細胞からのインターフェロンを検出すると、細胞内でのウイルス複製を防ぐのに役立つタンパク質を生成します。

あなたはおそらくあなたの血液中に「赤血球」と「白血球」があるという事実を知っているでしょう。白血球はおそらくあなたの免疫システムの最も重要な部分です。そして、「白血球」は実際には、バクテリアやウイルスを破壊するために一緒に働くさまざまな細胞のコレクション全体であることがわかりました。現在、体内で機能している白血球のさまざまな種類、名前、分類はすべて次のとおりです。

これらの異なる名前のすべてと各細胞型の機能を学ぶのは少し手間がかかりますが、すべてを理解すれば科学記事をよりよく理解することができます！これは、脳内でさまざまな種類の細胞をすべて整理するのに役立つ簡単な要約です。

すべての白血球は正式には白血球として知られています。白血球は、体内の正常な細胞とは異なります。実際には、独立した生きた単細胞生物のように機能し、自分で物を動かしたり捕獲したりすることができます。白血球はその動きにおいてアメーバのように振る舞い、他の細胞やバクテリアを飲み込むことができます。多くの白血球は、それ自体で分裂して再生することはできませんが、代わりにそれらを生成する体のどこかに工場を持っています。その工場は骨髄です。

白血球は3つのクラスに分けられます：

すべての白血球は骨髄で幹細胞として始まります。幹細胞は、成熟するにつれて多くの異なる種類の白血球に形成される可能性のある一般的な細胞です。たとえば、マウスを取り、それを照射して骨髄が新しい血球を生成する能力を殺し、次に幹細胞をマウスの血流に注入することができます。幹細胞は分裂し、すべての異なる種類の白血球に分化します。「骨髄移植」は、ドナーからの幹細胞を血流に注入するだけで達成されます。幹細胞は、ほとんど魔法のように骨髄に入り込み、そこに家を作ります。

さまざまな種類の白血球はそれぞれ免疫系で特別な役割を果たしており、多くの細胞はさまざまな方法で自分自身を変換することができます。次の説明は、さまざまなセルの役割を理解するのに役立ちます。

ヘルパーT細胞は実際には非常に重要で興味深いものです。それらは、マクロファージによって産生されるインターロイキン-1によって活性化されます。一旦活性化されると、ヘルパーT細胞はインターロイキン-2を産生し、次にインターフェロンおよび他の化学物質を産生します。これらの化学物質はB細胞を活性化して抗体を産生します。好中球、マクロファージ、T細胞およびB細胞間の相互作用の複雑さとレベルは本当に驚くべきものです。

白血球は免疫系にとって非常に重要であるため、免疫系の健康の尺度として使用されます。誰かが「強い免疫システム」または「抑制された免疫システム」を持っていると聞いたとき、それを決定する1つの方法は、血液サンプル中のさまざまな種類の白血球を数えることでした。通常の白血球数は、血液1マイクロリットルあたり4,000〜11,000細胞の範囲です。サプレッサーT細胞あたり1.8から2.0のヘルパーT細胞は正常です。通常の絶対好中球数（ANC）は、1マイクロリットルあたり1,500〜8,000細胞の範囲です。血液学入門のような記事は、一般的な白血球と、体内にあるさまざまな種類の白血球について学ぶのに役立ちます。

白血球（および免疫系の他のいくつかの部分）について尋ねる重要な質問の1つは、「白血球はどのようにして何を攻撃し、何を放っておくかを知るのですか？なぜ白血球はすべての細胞を攻撃しないのですか？体？」主要組織適合遺伝子複合体（MHC）（ヒト白血球抗原（HLA）としても知られています）と呼ばれる、体内のすべての細胞に組み込まれているシステムがあり、体内の細胞を「あなた」としてマークします。これらのマーキングがない（または間違ったマーキングがある）免疫システムが見つけたものは、間違いなく「あなたではない」ので、公正なゲームです。ブリタニカ百科事典は、MHCについて次のように述べています。

詳細については、免疫系の生物学および主要組織適合遺伝子複合体を参照してください。

一度捕まえれば二度と捕まえられない病気はたくさんあります。水痘と同様に、はしかが良い例です。これらの病気で起こることは、それらがあなたの体にそれを作り、繁殖し始めるということです。免疫システムはそれらを排除するために準備を整えます。あなたの体には、ウイルスを認識して抗体を産生することができるB細胞がすでにあります。ただし、抗体ごとにこれらの細胞はごくわずかです。特定の疾患がこれらのいくつかの特定のB細胞によって認識されると、B細胞は形質細胞に変わり、自分自身をクローン化し、抗体の排出を開始します。このプロセスには時間がかかりますが、病気はそれを進行させ、最終的には排除されます。しかし、それが排除されている間、病気の他のB細胞はそれ自体をクローン化しますが、抗体を生成しません。この2番目のB細胞のセットは、何年もの間あなたの体に残ります、したがって、病気が再発した場合、あなたの体はそれがあなたに何かをすることができる直前にそれを取り除くことができます。

ワクチンは病気の弱体化した形です。それは病気の殺された形であるか、または類似しているが毒性の低い株です。体内に入ると、免疫系は同じ防御力を発揮しますが、病気が異なるか弱いため、病気の症状はほとんどまたはまったくありません。今、本当の病気があなたの体に侵入するとき、あなたの体はそれをすぐに取り除くことができます。

ワクチンは、はしか、おたふく風邪、百日咳、結核、天然痘、ポリオ、腸チフスなど、ウイルス性と細菌性の両方のあらゆる種類の病気に存在します。

しかし、多くの病気はワクチンでは治せません。風邪とインフルエンザは2つの良い例です。これらの病気は、非常に急速に変異するか、野生では非常に多くの異なる菌株を持っているため、すべてを体内に注入することは不可能です。たとえば、インフルエンザにかかるたびに、同じ病気の異なる株が発生します。

エイズ（後天性免疫不全症候群）は、HIV（ヒト免疫不全ウイルス）によって引き起こされる病気です。ウイルスは実際に免疫系の細胞を攻撃するため、これは免疫系にとって特に問題のある病気です。特に、ヘルパーT細胞内で複製し、その過程でそれらを殺します。物事を調整するヘルパーT細胞がなければ、免疫系は最終的に崩壊し、犠牲者は免疫系が通常処理できる他の感染症で死亡します。詳細については、エイズのしくみと以下のリンクを参照してください。

免疫システムが特定のバクテリアの繁殖率を上回るほど速く活性化できない場合や、バクテリアが毒素を生成するのが速すぎて、免疫システムがバクテリアを排除する前に永久的な損傷を引き起こす場合があります。これらの場合、問題のあるバクテリアを直接殺すことによって免疫システムを助けることは素晴らしいでしょう。

抗生物質は細菌感染症に作用します。抗生物質はバクテリアの細胞を殺す化学物質ですが、あなたの体を構成する細胞には影響を与えません。たとえば、多くの抗生物質は、細胞壁を構築する細菌細胞内の機構を妨害します。人間の細胞にはこの機械が含まれていないため、影響を受けません。さまざまな抗生物質が細菌機構のさまざまな部分に作用するため、それぞれが特定の種類の細菌に対して多かれ少なかれ効果的です。ウイルスは生きていないので、抗生物質はウイルスに影響を与えないことがわかります。

抗生物質の問題の1つは、時間の経過とともに効果が失われることです。抗生物質を服用すると、通常、1週間または10日間で標的となるすべての細菌が死滅します。抗生物質は標的となるバクテリアの大部分を非常に素早く殺すので、あなたは非常に速く（たった1日か2日で）気分が良くなるでしょう。ただし、細菌の子孫の1つに、特定の抗生物質を生き残ることができる突然変異が含まれている場合があります。その後、この細菌が繁殖し、病気全体が変異します。最終的に、新しい菌株はすべての人に感染し、古い抗生物質はそれに影響を与えません。このプロセスは時間の経過とともにますます問題になり、医学界では重大な関心事になっています。

時々免疫システムは間違いを犯します。間違いの1つのタイプは自己免疫と呼ばれます：免疫システムは何らかの理由でそれが通常細菌を攻撃するのと同じ方法であなた自身の体を攻撃します。 2つの一般的な病気は免疫系の間違いによって引き起こされます。若年性糖尿病は、免疫系が膵臓のインスリンを産生する細胞を攻撃して排除することによって引き起こされます。関節リウマチは、関節内の組織を攻撃する免疫系によって引き起こされます。

アレルギーは免疫系エラーの別の形態です。何らかの理由で、アレルギーを持つ人々では、免疫系は無視されるべきアレルゲンに強く反応します。アレルゲンは、特定の食品、特定の種類の花粉、または特定の種類の動物の毛皮である可能性があります。たとえば、特定の花粉にアレルギーのある人は、鼻水、涙目、くしゃみなどを起こします。この反応は、主に鼻腔の肥満細胞によって引き起こされます。花粉に反応して、肥満細胞はヒスタミンを放出します。ヒスタミンには炎症を引き起こす効果があり、血管から体液が流れるようになります。ヒスタミンもかゆみを引き起こします。これらの症状を取り除くために選択される薬は、もちろん、抗ヒスタミン薬です。

免疫システムの間違いの最後の例は、免疫システムが移植組織に与える影響です。これは本当に間違いではありませんが、臓器や組織の移植をほぼ不可能にします。異物組織が体内にある場合、その細胞には正しい識別情報が含まれていません。したがって、あなたの免疫システムは組織を攻撃します。この問題を防ぐことはできませんが、組織のドナーとレシピエントを注意深く一致させ、免疫抑制薬を使用して免疫系の反応を防ぐことで軽減できます。もちろん、免疫系を抑制することにより、これらの薬は患者を日和見感染症にさらします。

免疫システムと関連トピックの詳細については、次のページのリンクを確認してください。

初版：2000年4月1日

免疫システムの目的は何ですか？

どうすれば免疫システムを高めることができますか？

免疫システムの部分は何ですか？

免疫力が弱いとどうなりますか？

免疫ブースターは本当に機能しますか？

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