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{{about|動物の免疫系|植物における相同の免疫|全身獲得抵抗性}}
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[[File:Innate immune system.png|thumb|自然免疫系]]

'''自然免疫系'''(しぜんめんえきけい、innate immune system)または'''非特異的免疫系'''(ひとくいてきめんえきけい、nonspecific immune system)<ref>{{Cite web|title=Immune response: MedlinePlus Medical Encyclopedia|url=https://medlineplus.gov/ency/article/000821.htm|access-date=2021-11-07|website=medlineplus.gov|language=en}}</ref>は、[[脊椎動物]]における2つの主要な免疫戦略の1つである(もう1つは[[獲得免疫系]])。自然免疫系は、比較的古い進化を遂げた防御戦略であり、[[植物]]、[[真菌|菌類]]、[[昆虫]]、および原始的な[[多細胞生物]]に見られる支配的な免疫系反応である<ref name="Janeway">{{cite book | vauthors = Janeway C, Paul C, Travers M, Walport M, Shlomchik M | author-link = Charles Janeway | title = Immunobiology | edition = Fifth | publisher = Garland Science | year = 2001 | location = New York and London| url = https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=imm.TOC&depth=10| isbn = 0-8153-4101-6}}.</ref>。

自然免疫系の主な機能は以下の通りである。
* [[サイトカイン]]と呼ばれる[[脂質メディエーター|ケミカルメディエーター]]を含む化学的因子を産生する事により、感染部位に免疫細胞を呼び込む
*[[補体|補体カスケード]]を活性化して[[細菌]]を識別し、細胞を活性化し、{{仮リンク|免疫複合体|en|Immune complex}}や死細胞の除去を促進する
* 臓器、組織、血液、[[リンパ]]等に存在する異物を、特殊な[[白血球]]によって識別、除去する
* [[抗原提示]]により[[獲得免疫系]]を活性化する
* 第一次の物理的バリア(既に宿主に侵入した[[病原体]]から神経系を保護する[[血液脳関門]]等の第二次の物理的・化学的バリアと混同してはならない)を突破した挫傷等の傷害後に放出される皮膚等の物理的手段や血液中の[[凝固因子]]等の化学的手段を介して、感染物質に対する物理的・化学的バリアとして機能する
{{Toclimit|3}}

== 解剖学的障壁 ==
解剖学的バリアには、物理的、化学的、生物学的バリアがある。上皮表面は、殆どの感染性物質に対して不透過性の物理的バリアを形成し、侵入生物に対する最初の防御線として機能する<ref name="Mayer" />。また、皮膚上皮の{{仮リンク|落屑|en|Desquamation}}(脱落)は、上皮表面に付着した細菌やその他の感染性物質を除去するのに役立つ。血管がない事、表皮が水分を保持出来ない事、真皮に皮脂腺がある事等から、[[微生物]]の生存には適していない環境である<ref name="Mayer" />。[[消化管]]や[[呼吸器]]では、其々蠕動や繊毛による動きが感染物質の除去に役立っている<ref name="Mayer" />。また、[[粘液]]は感染物質を閉じ込める働きがある<ref name="Mayer" />。[[腸内細菌叢]]は、有害物質を分泌したり、栄養分や細胞表面の付着場所を巡って病原菌と競合する事で、病原菌の定着を防ぐ<ref name="Mayer" />。涙や唾液の洗浄作用は、目や口の中の感染を防ぐのに役立つ<ref name="Mayer" />。
{| class="wikitable" align="middle"
! 解剖学的バリア !! 追加防御機構
|-
| [[皮膚]]|| 発汗、落屑、紅潮<ref name=Mayer/>、有機酸<ref name=Mayer/>
|-
| [[消化管]]|| [[蠕動運動]]、[[胃酸]]、[[胆汁酸]]、[[消化酵素]]、紅潮、
[[チオシアン酸塩]]<ref name="Mayer" />、[[ディフェンシン]]<ref name="Mayer" />、[[腸内細菌|腸内細菌叢]]<ref name="Mayer" />
|-
| [[気道]]および[[肺]]|| 粘膜毛様体輸送<ref>{{cite web | url = https://medical-dictionary.thefreedictionary.com/mucociliary+escalator | title = Mucociliary escalator. | work = Saunders Comprehensive Veterinary Dictionary | edition = 3rd | date = 2007 | publisher = Elsevier, Inc. | access-date = 11 June 2018 }}</ref>、[[界面活性剤]]<ref name=Mayer/>、[[ディフェンシン]]<ref name=Mayer/>
|-
| [[鼻咽頭]]|| 粘液、唾液、[[リゾチーム]]<ref name=Mayer/>
|-
| [[眼]]|| 涙<ref name=Mayer/>
|-
|[[血液脳関門]]|| [[内皮細胞]](受動的[[拡散]]/[[浸透]]/能動的選択を経由)
[[P糖タンパク質]]([[能動輸送]]を媒介)
|}

==炎症==
{{main|炎症}}
[[炎症]]は、感染や刺激に対する免疫系の最初の反応の一つである。炎症は、損傷を受けた細胞から放出される化学因子によって刺激される。炎症は、感染の拡大に対する物理的バリアを確立し、病原体の除去後に損傷した組織の治癒を促進する<ref name="IandF">{{cite book | vauthors = Stvrtinová V, Jakubovský J, Hulín I | chapter = Inflammation and Fever | title = Pathophysiology: Principles of Disease | publisher = Academic Electronic Press | year = 1995 | location = Computing Centre, Slovak Academy of Sciences | chapter-url = http://nic.sav.sk/logos/books/scientific | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20070618183031/http://nic.sav.sk/logos/books/scientific/ | archive-date = 18 June 2007 | df = dmy-all }}</ref>。

急性炎症のプロセスは、すべての組織にすでに存在する細胞、主に常駐する[[マクロファージ]]、[[樹状細胞]]、[[組織球]]、[[クッパー細胞]]、[[肥満細胞]]によって開始される。これらの細胞は、[[パターン認識受容体]](PRR)と呼ばれる細胞表面や細胞内に含まれる受容体を提示し、[[病原体]]に広く共通するが宿主の分子とは区別される分子([[病原体関連分子パターン]];PAMP)を認識する。感染症や火傷等の受傷時に、これらの細胞は活性化され(PRRの1つがPAMPを認識)、炎症の臨床症状を引き起こす[[炎症性メディエーター]]を放出する。

炎症時に産生される化学因子([[ヒスタミン]]、[[ブラジキニン]]、[[セロトニン]]、[[ロイコトリエン]]、[[プロスタグランジン]])は、{{仮リンク|侵害受容器|en|Nociceptor}}を感作し、[[血管]]の局所的な拡張を引き起こし、食細胞、特に[[好中球]]を引き寄せる<ref name="IandF"/>。好中球は、白血球やリンパ球を呼び寄せる因子を放出して、免疫系の他の部分を刺激する。マクロファージや自然免疫系の他の細胞が産生する[[サイトカイン]]は、炎症反応を媒介する。これらのサイトカインには、[[腫瘍壊死因子|TNF]]、{{仮リンク|HMGB1|en|HMGB1}}、[[インターロイキン-1|IL-1]]等がある<ref>{{cite journal | vauthors = Lotze MT, Tracey KJ | title = High-mobility group box 1 protein (HMGB1): nuclear weapon in the immune arsenal | journal = Nature Reviews. Immunology | volume = 5 | issue = 4 | pages = 331–342 | date = April 2005 | pmid = 15803152 | doi = 10.1038/nri1594 | s2cid = 27691169 }}</ref>。

炎症反応の特徴として、以下の様な症状が挙げられる。
*局所的な血液循環の増加による[[紅斑|皮膚の発赤]]
*局所的な感染症の周囲の[[温感]]等の局所的な温度上昇、または全身的な[[発熱]]
*患部の腫れ([[風邪]]をひいたときの喉の上部や、[[関節リウマチ]]の関節等)
*[[鼻水]]や[[咳嗽|咳]]等の症状の原因となる粘液の分泌量の増加
*[[関節痛]]や[[喉痛|喉の痛み]]等の局所的な痛み、あるいは[[筋肉痛]]等の全身的な痛み
*関係する臓器や組織の機能障害の可能性

==補体系==
{{main|補体}}
[[補体系]]は免疫系の{{仮リンク|生化学的カスケード|en|Biochemical cascade}}であり、抗体が病原体を排除したり、他の細胞による破壊の目印となったりする能力を助ける、つまり「補う」ものである。このカスケードは、多くの血漿タンパク質で構成されており、主に[[肝臓]]で[[肝細胞]]により合成される。これらのタンパク質は、以下の様な働きをする。
* 炎症細胞を動員する
* 病原体の表面を[[オプソニン化]](コーティング)する事により、他の細胞による破壊の為に病原体を「標識」する
* 病原体の細胞膜に穴を開け、病原体の{{仮リンク|細胞溶解|en|Cytolysis|label=細胞を溶かし}}、病原体を死滅させる
* 中和された抗原抗体複合体を体外に排出する
補体系には、古典的経路、副経路、レクチン経路の3種類がある。
* 古典的経路:抗体が細菌に結合した時に始まる
* 副経路:「自然発生的」に始まる
* レクチン経路:[[レクチン]]が細菌の[[マンノース]]に結合すると開始される

補体カスケードの要素は、[[植物]]、[[鳥類]]、[[魚類]]、[[無脊椎動物]]の一部等、哺乳類以外の多くの種に見られる<ref name="Janeway62">{{cite book | vauthors = Janeway CA, Travers P, Walport M, Shlomchik MJ |title = Immunobiology.|edition = 6th|publisher = Garland Science|year = 2005|isbn = 0-443-07310-4}}</ref>。

==白血球==
{{main|白血球}}
[[File:SEM blood cells.jpg|thumb|right|230px|正常な循環血液の[[走査型電子顕微鏡]]像。[[リンパ球]]を含む瘤のある[[白血球]]、[[単球]]、[[好中球]]、[[赤血球]]、そして沢山の小円盤状の[[血小板]]が見える。]]
白血球の多くは、他の細胞と異なり、特定の器官や組織と密接に結びついていない為、その機能は独立した単一細胞の生物に似ている。殆どの白血球は自由に動き回る事が出来、細胞の破片や異物、侵入してきた微生物と相互作用して捕らえる事が出来る(但し、[[マクロファージ]]、[[肥満細胞]]、[[樹状細胞]]は動き難い)。他の多くの細胞とは異なり、殆どの自然免疫系白血球は、自ら分裂したり繁殖したりする事は出来ず、[[骨髄]]に存在する多能性[[造血幹細胞]]から産生される<ref name="Alberts">{{cite book| vauthors =Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walters P| title = Molecular Biology of the Cell | edition = Fourth | url = https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=mboc4.TOC&depth=2| year = 2002| publisher = Garland Science| location = New York and London| isbn = 0-8153-3218-1 }}</ref>。

自然免疫系白血球には、[[ナチュラルキラー細胞]]、肥満細胞、[[好酸球]]、[[好塩基球]]が含まれ、[[食細胞]]にはマクロファージ、[[好中球]]、樹状細胞等があり、免疫システムの中で、感染症を引き起こす可能性のある病原体を特定して排除する機能を持っている<ref name="Janeway" />。

===肥満細胞===
{{main|肥満細胞}}
肥満細胞は、結合組織や粘膜に存在する自然免疫細胞の一種である。肥満細胞は、創傷治癒や病原体に対する防御に深く関わっているが、[[アレルギー]]や[[アナフィラキシー]]にもしばしば関与している<ref name="IandF"/>。活性化すると、肥満細胞は[[ヒスタミン]]や[[ヘパリン]]を豊富に含む特徴的な顆粒を、様々なホルモンメディエーターや[[ケモカイン]](走化性[[サイトカイン]])と共に環境中に速やかに放出する。ヒスタミンは[[血管]]を拡張し、炎症の特徴的な兆候を引き起こし、好中球やマクロファージを呼び寄せる<ref name="IandF"/>。

=== 食細胞 ===
{{main|食細胞}}
食細胞とは、文字通り「食べる細胞」という意味である。食細胞は、病原体や粒子を呑み込む([[食作用]])免疫細胞である。粒子や病原体を取り込む為に、食細胞は[[細胞膜]]の一部を拡張し、粒子が包み込まれる(粒子が細胞内に入る)まで、膜を粒子の周りに巻きつけます。細胞内に侵入した病原体は、[[ファゴソーム]]の中に収められ、[[リソソーム]]と合流する<ref name="Janeway"/>。リソソームには、粒子や生物を殺したり消化したりする酵素や酸が含まれている。一般的に、食細胞は病原体を探して体内を巡回するが、[[サイトカイン]]と呼ばれる他の細胞が作り出す高度に専門化された分子シグナル群に反応する事も出来る。免疫系の食細胞には、マクロファージ、好中球、樹状細胞等がある。

宿主自身の細胞を貪食する事は、通常の組織の発達と維持の一環としてよく行われる。宿主の細胞が[[アポトーシス]]や感染による細胞傷害によって死滅した場合、食細胞はその細胞を患部から除去する役割を果たす<ref name=Alberts/>。死んだ細胞を除去する事で、新しい健康な細胞の成長と発達を促進するファゴサイトーシスは、組織の損傷後の治癒プロセスにおいて重要な役割を果たしている。

==== マクロファージ ====
{{main|マクロファージ}}[[File:Macrophage.jpg|thumb|left|150px|マクロファージ]]マクロファージは、ギリシャ語で「大きな食べる人」を意味する言葉で、大型の食細胞性白血球であり、侵入してきた病原体を追って[[毛細血管]]の壁を移動し、細胞間の領域に入り込む事で、血管系を超えて移動する事が出来る。組織では、臓器特異的なマクロファージは、[[単球]]と呼ばれる血液中に存在する食細胞から分化している。マクロファージは最も効率的な食細胞であり、相当数の細菌や他の細胞、微生物を貪食する事が出来る<ref name="Janeway" />。マクロファージの表面にある受容体に細菌の分子が結合すると、マクロファージは{{仮リンク|呼吸バースト|en|Respiratory burst}}を発生させ、[[活性酸素種]]の放出を引き起こして細菌を呑み込み、破壊する。病原体はまた、マクロファージを刺激してケモカインを産生させ、他の細胞を感染部位に呼び寄せる<ref name="Janeway" />。

====好中球====
{{main|好中球}}
[[File:PBNeutrophil.jpg|thumb|right|120px|好中球]]
好中球は、[[好酸球]]や[[好塩基球]]と共に、細胞質に顆粒が存在する事から[[顆粒球]]と呼ばれ、特徴的な小葉状の[[細胞核|核]]がある事から多形核細胞(PMN)と呼ばれる。好中球の顆粒には、細菌や真菌を死滅させたり、増殖を抑制したりする様々な毒性物質が含まれている。マクロファージと同様に、好中球は呼吸バーストを発生させて病原体を攻撃する。好中球の呼吸バーストの主な生成物は、[[過酸化水素]]、[[活性酸素|フリーオキシドラジカル]]、[[次亜塩素酸]]等の強力な[[酸化剤]]である。好中球は最も多く存在する食細胞で、通常、循環する白血球全体の50~60%を占め、通常、感染部位に最初に到着する細胞である<ref name="IandF" />。健康な成人の骨髄では、1日に1,000億個以上の好中球が産生され、[[急性炎症]]時にはその10倍以上の好中球が産生される<ref name="IandF" />。

====樹状細胞====
{{main|樹状細胞}}
樹状細胞(DC)は、主に[[皮膚]]([[ランゲルハンス細胞]]と呼ばれる事が多い)や、[[鼻]]、[[肺]]、[[胃]]、[[腸]]等の粘膜内部等、外部環境と接触する組織に存在する食作用を持つ細胞である<ref name="Alberts" />。[[神経細胞]]の[[樹状突起]]に似ている事から名付けられたが、樹状細胞は神経系とは無関係である。樹状細胞は、抗原提示の過程で非常に重要であり、自然免疫系と[[獲得免疫系]]をつなぐ役割を果たしている。

===好塩基球および好酸球===
{{main|好塩基球|好酸球}}
[[File:PBEosinophil.jpg|thumb|left|120px|好酸球]]好塩基球と好酸球は、好中球に関連する細胞である。病原体に遭遇して活性化されると、[[ヒスタミン]]を放出する好塩基球は、寄生虫に対する防御に重要な役割を果たすと共に、[[喘息]]等の[[アレルギー反応]]にも関与する<ref name="Janeway" />。活性化された好酸球は、様々な[[毒性]]の高いタンパク質やフリーラジカルを分泌し、寄生虫を殺すのに非常に有効であるが、アレルギー反応の際に組織を損傷する事もある。従って、好酸球による毒素の活性化と放出は、不適切な組織破壊を防ぐ為に厳密に制御されている<ref name="IandF" />。

===ナチュラルキラー細胞===
{{main|ナチュラルキラー細胞}}
ナチュラルキラー細胞(NK細胞)は、侵入してきた微生物を直接攻撃するのではない。NK細胞は、[[腫瘍]]細胞やウイルスに感染した細胞等、危害を加えられた宿主細胞を破壊するが、その際、「自己喪失」と呼ばれる状態の細胞を認識する。これは、MHC I([[主要組織適合性複合体]])と呼ばれる細胞表面のマーカーが異常に少なくなった細胞の事で、ウイルスが宿主細胞に感染した場合に生じる事がある<ref name="Janeway6">{{cite book| vauthors = Janeway C |title = Immunobiology |edition = 6th|year = 2005|publisher = Garland Science|isbn = 0-443-07310-4}}</ref>。この細胞は、“自己を失った”細胞を殺す為に活性化を必要としないという当初の考え方から、「ナチュラルキラー」と名付けられた。傷ついた細胞の表面にあるMHCの構造が変化し、それを認識してNK細胞が活性化する。正常な体細胞は、自己のMHC抗原がそのまま発現しているので、NK細胞に認識されて攻撃される事はない。このMHC抗原はキラー細胞[[免疫グロブリン]]様受容体(KIR)に認識され、NK細胞の反応を鈍らせます。{{仮リンク|NK-92|en|NK-92}}細胞株はKIRを発現しておらず、腫瘍治療用に開発されたものである<ref>{{cite journal | vauthors = Arai S, Meagher R, Swearingen M, Myint H, Rich E, Martinson J, Klingemann H | title = Infusion of the allogeneic cell line NK-92 in patients with advanced renal cell cancer or melanoma: a phase I trial | journal = Cytotherapy | volume = 10 | issue = 6 | pages = 625–632 | year = 2008 | pmid = 18836917 | doi = 10.1080/14653240802301872 }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Tonn T, Becker S, Esser R, Schwabe D, Seifried E | title = Cellular immunotherapy of malignancies using the clonal natural killer cell line NK-92 | journal = Journal of Hematotherapy & Stem Cell Research | volume = 10 | issue = 4 | pages = 535–544 | date = August 2001 | pmid = 11522236 | doi = 10.1089/15258160152509145 }}</ref><ref name="pmid8152260">{{cite journal | vauthors = Gong JH, Maki G, Klingemann HG | title = Characterization of a human cell line (NK-92) with phenotypical and functional characteristics of activated natural killer cells | journal = Leukemia | volume = 8 | issue = 4 | pages = 652–658 | date = April 1994 | pmid = 8152260 }}</ref><ref>{{cite book | vauthors = Klingemann HG | chapter = Development and testing of NK cell lines | veditors = Lotze MT, Thompson AW | title = Natural killer cells - Basic Science and Clinical applications | date = 2010 | pages = 169–75 }}</ref>。

===γδT細胞===
{{main|γδT細胞}}
γδT細胞は、{{仮リンク|CD1D|en|CD1D|label=CD1d}}拘束性[[ナチュラルキラーT細胞]]等、不変の[[T細胞受容体]](TCR)を持つが「型破り」な他のT細胞サブセットと同様に、自然免疫と獲得免疫の境界に位置する特徴を持つ。γδT細胞は、[[V(D)J遺伝子再構成|TCR遺伝子を再構成]]して結合部の多様性を生み出し、記憶[[表現型]]を発現するという点で、[[獲得免疫系|獲得免疫]]の構成要素と考えられる。また、様々なサブセットは、制限されたTCRやNK受容体が[[パターン認識受容体]]として使用される自然免疫系の一部と考えられる。例えば、このパラダイムによれば、大量のVγ9/Vδ2 T細胞は微生物が産生する{{仮リンク|非ペプチド性抗原|en|Non-peptidic antigen|label=一般的な分子}}に数時間以内に反応し、高度に制限された上皮内Vδ1 T細胞はストレスを受けた上皮細胞に反応する。

== 他の脊椎動物でのメカニズム ==
[[凝固系]]の機能は免疫系と一部重なっている。凝固系の産物の中には、{{仮リンク|血管透過性|en|Vascular permeability}}を高めたり、[[食細胞]]の[[走化性|走化性物質]]として作用したりする事で、非特異的な防御に寄与するものがある。更に、凝固系の産物の中には、直接[[抗菌作用]]を持つものもある。例えば、凝固時に血小板で生成されるタンパク質である{{仮リンク|β-リジン|en|beta-Lysine}}は、陽イオン性の洗剤として作用する事により、多くの[[グラム陽性菌]]を[[溶菌|溶解]]させられる<ref name="Mayer">{{cite web|url=http://web.archive.org/web/20100612013545/http://pathmicro.med.sc.edu/ghaffar/innate.htm|title=Innate (Non-Specific) Immunity|vauthors=Mayer G|work=Immunology Section of Microbiology and Immunology On-line.|publisher=University of South Carolina|accessdate=2021-11-19}}</ref>。[[炎症]]の{{仮リンク|急性期タンパク質|en|Acute-phase protein}}の多くは、凝固系に関与している。

[[オートファジー]]は、[[真核細胞]]が微生物<ref>{{cite journal | vauthors = Levine B | title = Eating oneself and uninvited guests: autophagy-related pathways in cellular defense | journal = Cell | volume = 120 | issue = 2 | pages = 159–162 | date = January 2005 | pmid = 15680321 | doi = 10.1016/j.cell.2005.01.005 | s2cid = 18241466 }}</ref>から身を守り、炎症を調節するもう一つの自然免疫機構<ref>{{cite journal | vauthors = Levine B, Deretic V | title = Unveiling the roles of autophagy in innate and adaptive immunity | journal = Nature Reviews. Immunology | volume = 7 | issue = 10 | pages = 767–777 | date = October 2007 | pmid = 17767194 | pmc = 7097190 | doi = 10.1038/nri2161 }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Deretic V | title = Autophagy in inflammation, infection, and immunometabolism | journal = Immunity | volume = 54 | issue = 3 | pages = 437–453 | date = March 2021 | pmid = 33691134 | pmc = 8026106 | doi = 10.1016/j.immuni.2021.01.018 | pmc-embargo-date = March 9, 2022 }}</ref>である<ref>{{cite journal | vauthors = Deretic V, Saitoh T, Akira S | title = Autophagy in infection, inflammation and immunity | journal = Nature Reviews. Immunology | volume = 13 | issue = 10 | pages = 722–737 | date = October 2013 | pmid = 24064518 | pmc = 5340150 | doi = 10.1038/nri3532 }}</ref>。

[[ラクトフェリン]]や[[トランスフェリン]]が増加すると、細菌の必須栄養素である鉄と結合して細菌の増殖を抑制する<ref name="Mayer" />。

== 神経調節 ==

感染性および無菌性の傷害に対する自然免疫反応は、サイトカイン産生期間を制御する神経回路によって調節される。{{仮リンク|炎症反射|en|Inflammatory reflex}}は、[[脾臓]]でのサイトカイン産生を制御する典型的な神経回路である<ref>{{cite journal | vauthors = Tracey KJ | title = Physiology and immunology of the cholinergic antiinflammatory pathway | journal = The Journal of Clinical Investigation | volume = 117 | issue = 2 | pages = 289–296 | date = February 2007 | pmid = 17273548 | pmc = 1783813 | doi = 10.1172/JCI30555 }}</ref>。[[迷走神経]]を介して脾臓に伝わる活動電位は、サイトカイン産生細胞に発現するα<sub>7</sub>[[ニコチン性アセチルコリン受容体]]({{仮リンク|CHRNA7|en|CHRNA7}})と相互作用する事で、サイトカインの放出を抑制する[[神経伝達物質]]である[[アセチルコリン]]の放出を媒介する<ref>{{cite journal | vauthors = Tracey KJ | title = Reflex control of immunity | journal = Nature Reviews. Immunology | volume = 9 | issue = 6 | pages = 418–428 | date = June 2009 | pmid = 19461672 | pmc = 4535331 | doi = 10.1038/nri2566 }}</ref>。炎症反射の運動弓は、{{仮リンク|コリン性抗炎症経路|en|Cholinergic anti-inflammatory pathway}}と呼ばれている。

== 病原体特異性 ==
自然免疫系の各部分は、異なる病原体に対して特異性を示す。
{| class="wikitable"
! 病原体 !! 実例<ref name="Immunology172Unless">{{cite book| vauthors = Doan T | title = Immunology| year = 2008| publisher = Lippincott Williams & Wilkins| isbn = 978-0-7817-9543-2| page = 172 }}</ref>!! [[食作用]]<ref name="Immunology172Unless" /> !! [[補体]]<ref name="Immunology172Unless" /> !! [[ナチュラルキラー細胞|NK細胞]]<ref name="Immunology172Unless" />
|-
| 細胞内・細胞質顆粒'''[[ウイルス]]''' ||
* [[インフルエンザ]]
* [[おたふくかぜ|おたふく風邪]]
* [[麻疹]]
* [[ライノウイルス]]
|| yes || yes<ref>{{cite journal | vauthors = Agrawal P, Nawadkar R, Ojha H, Kumar J, Sahu A | title = Complement Evasion Strategies of Viruses: An Overview | journal = Frontiers in Microbiology | volume = 8 | pages = 1117 | date = 2017-06-16 | pmid = 28670306 | pmc = 5472698 | doi = 10.3389/fmicb.2017.01117 | doi-access = free }}</ref> || yes
|-
| 細胞内[[細菌|'''細菌''']] ||
* [[リステリア・モノサイトゲネス]]
* [[レジオネラ]]
* [[マイコバクテリウム属|マイコバクテリウム]]
* [[リケッチア]]
|| yes (特に[[好中球]]。リケッチアはno) || yes<ref>{{cite journal | vauthors = Croize J, Arvieux J, Berche P, Colomb MG | title = Activation of the human complement alternative pathway by Listeria monocytogenes: evidence for direct binding and proteolysis of the C3 component on bacteria | journal = Infection and Immunity | volume = 61 | issue = 12 | pages = 5134–5139 | date = December 1993 | pmid = 8225590 | pmc = 281293 | doi = 10.1128/iai.61.12.5134-5139.1993 }}</ref>|| yes (リケッチアはno)
|-
| 細胞外[[細菌|'''細菌''']] ||
* [[ブドウ球菌]]
* [[レンサ球菌]]
* [[ナイセリア属|ナイセリア]]
* [[サルモネラ|チフス菌]]
|| yes || yes || no
|-
| 細胞内[[原生生物|'''原生動物''']] ||
* [[マラリア|四日熱マラリア原虫]]
* [[リーシュマニア|ドノバンリーシュマニア]]
|| no || no || no
|-
| 細胞外[[原生生物|'''原生動物''']] ||
* [[赤痢アメーバ]]
* [[ランブル鞭毛虫]]
|| yes || yes || no
|-
| 細胞外'''[[真菌]]''' ||
* [[カンジダ]]
* [[ヒストプラズマ属|ヒストプラスマ]]
* [[クリプトコッカス属|クリプトコッカス]]
|| no || yes || yes<ref>{{cite journal | vauthors = Ma LL, Wang CL, Neely GG, Epelman S, Krensky AM, Mody CH | title = NK cells use perforin rather than granulysin for anticryptococcal activity | journal = Journal of Immunology | volume = 173 | issue = 5 | pages = 3357–3365 | date = September 2004 | pmid = 15322199 | doi = 10.4049/jimmunol.173.5.3357 | s2cid = 43258057 | doi-access = free }}</ref>
|-
|}

== 免疫回避 ==
自然免疫系細胞は体内での微生物の自由な増殖を防ぐが、多くの病原体はそれを回避する為のメカニズムを進化させている<ref name="Evasion">{{cite web|vauthors=Kennedy A|title=Immune Evasion by bacteria|url=https://web.archive.org/web/20080222095307/http://alan.kennedy.name/crohns/primer/imunevad.htm|work=Crohnie|accessdate=2021-11-19}}</ref><ref name="Finlay">{{cite journal | vauthors = Finlay BB, McFadden G | title = Anti-immunology: evasion of the host immune system by bacterial and viral pathogens | journal = Cell | volume = 124 | issue = 4 | pages = 767–782 | date = February 2006 | pmid = 16497587 | doi = 10.1016/j.cell.2006.01.034 | s2cid = 15418509 | doi-access = free }}</ref>。

その一つが、[[結核菌]]の様に細胞内で複製を行う方法や、[[サルモネラ菌]]の様に保護カプセルを装着して補体や食細胞による溶解を防ぐ方法である<ref>{{cite journal | vauthors = Finlay BB, Falkow S | title = Common themes in microbial pathogenicity revisited | journal = Microbiology and Molecular Biology Reviews | volume = 61 | issue = 2 | pages = 136–169 | date = June 1997 | pmid = 9184008 | pmc = 232605 | doi = 10.1128/.61.2.136-169.1997 }}</ref>。[[バクテロイデス属]]は通常、[[相利共生]]細菌であり、哺乳類の[[腸内細菌|胃腸内細菌叢]]のかなりの部分を占めている<ref name="Dorland">{{cite book| veditors = Dorland WA | title = Dorland's Illustrated Medical Dictionary| edition = 30th| year = 2003| publisher = W.B. Saunders| isbn = 0-7216-0146-4 | title-link = Dorland's Illustrated Medical Dictionary}}</ref>。''{{仮リンク|バクテロイデス・フラジリス|en|Bacteroides fragilis|label=B. fragilis}}''の様な種は[[日和見感染|日和見病原体]]であり、[[腹腔|腹膜腔]]の感染症を引き起こす。''B. fragilis'' は、細菌の取り込みに使用される食細胞の受容体に影響を与え、食作用を阻害する。また、宿主の細胞に擬態して、免疫系が異物として認識しない様にする事もある。[[黄色ブドウ球菌]]は、食細胞がケモカインシグナルに反応する能力を阻害する。[[結核菌]]、[[化膿レンサ球菌]]、[[炭疽菌]]は、食細胞を直接死滅させるメカニズムを持っている{{citation needed|date=February 2017}}。

細菌や真菌は複雑な[[バイオフィルム|菌膜]]を形成し、免疫細胞やタンパク質から身を守る事がある。[[嚢胞性線維症]]に特徴的な[[緑膿菌]]や''{{仮リンク|バークホルデリア・セノセパシア|en|Burkholderia cenocepacia|label=Burkholderia cenocepacia}}''の慢性感染症には菌膜が存在する<ref>{{cite journal | vauthors = Kobayashi H | title = Airway biofilms: implications for pathogenesis and therapy of respiratory tract infections | journal = Treatments in Respiratory Medicine | volume = 4 | issue = 4 | pages = 241–253 | year = 2005 | pmid = 16086598 | doi = 10.2165/00151829-200504040-00003 | s2cid = 31788349 }}</ref>。

===ウイルス===

[[I型インターフェロン]](IFN)は、主に[[樹状細胞]]から分泌され<ref name="Lebon">{{cite journal | vauthors = Le Bon A, Tough DF | title = Links between innate and adaptive immunity via type I interferon | journal = Current Opinion in Immunology | volume = 14 | issue = 4 | pages = 432–436 | date = August 2002 | pmid = 12088676 | doi = 10.1016/s0952-7915(02)00354-0 }}</ref>、抗ウイルス性の宿主防御や細胞の抗ウイルス過程に中心的な役割を果たしている<ref name="Akira">{{cite journal | vauthors = Akira S, Uematsu S, Takeuchi O | title = Pathogen recognition and innate immunity | journal = Cell | volume = 124 | issue = 4 | pages = 783–801 | date = February 2006 | pmid = 16497588 | doi = 10.1016/j.cell.2006.02.015 | s2cid = 14357403 | doi-access = free }}</ref>。ウイルスの成分は、様々な受容体によって認識される。[[Toll様受容体]]は[[エンドソーム]]膜に存在して二本鎖[[リボ核酸|RNA]]([[dsRNA]])を認識し、{{仮リンク|MDA5|en|MDA5}}受容体と[[RIG-I]]受容体は細胞質に存在して其々長いdsRNAとリン酸を含むdsRNAを認識する<ref name="Baum">{{cite journal | vauthors = Baum A, García-Sastre A | title = Induction of type I interferon by RNA viruses: cellular receptors and their substrates | journal = Amino Acids | volume = 38 | issue = 5 | pages = 1283–1299 | date = May 2010 | pmid = 19882216 | pmc = 2860555 | doi = 10.1007/s00726-009-0374-0 }}</ref>。[[細胞質]]の受容体MDA5とRIG-Iがウイルスを認識すると、{{仮リンク|カスパーゼ動員ドメイン|en|CARD domain}}(CARD)とCARDを含むアダプターMAVSの間の構造が変化する。これと並行して、エンドサイト部に存在するTLRがウイルスを認識すると、アダプタータンパク質{{仮リンク|TRIF|en|TRIF}}の活性化が誘導される。この2つの経路は、IKKε/TBK-1複合体のリクルートと活性化に収束し、[[転写因子]]{{仮リンク|IRF3|en|IRF3}}と{{仮リンク|IRF7|en|IRF7}}の[[二量体|二量体化]]を誘発する。IRF3とIRF7は核内に移動し、特定の転写因子の存在によりIFNの産生を誘導し、転写因子2を活性化する。IFNは、分泌[[小胞]]を介して分泌され、放出された細胞自身([[自己分泌]])と近くの細胞([[傍分泌]])の両方の受容体を活性化する事が出来る。これにより、何百ものインターフェロン刺激遺伝子の発現が誘導される。これにより、ウイルスのタンパク質合成を阻害する[[プロテインキナーゼR]]や、ウイルスのRNAを分解する{{仮リンク|2′,5′-オリゴアデニル酸合成酵素|en|2'-5'-oligoadenylate synthase}}ファミリー等の抗ウイルスタンパク質が産生される<ref name="Akira" />。

ウイルスの中には、IFNの産生を妨害する分子を産生する事でこれを回避するものもある。例えば、[[A型インフルエンザウイルス]]は、{{仮リンク|インフルエンザウイルスNS1タンパク質|en|NS1 influenza protein|label=NS1タンパク質}}を産生する。NS1タンパク質は、宿主やウイルスのRNAに結合したり、免疫シグナルタンパク質と相互作用したり、[[ユビキチン化]]によってその活性化を阻害したりして、I型IFNの産生を阻害する<ref>{{cite journal | vauthors = Heaton SM, Borg NA, Dixit VM | title = Ubiquitin in the activation and attenuation of innate antiviral immunity | journal = The Journal of Experimental Medicine | volume = 213 | issue = 1 | pages = 1–13 | date = January 2016 | pmid = 26712804 | pmc = 4710203 | doi = 10.1084/jem.20151531 }}</ref>。また、インフルエンザAは、プロテインキナーゼRの活性化を阻害し、抗ウイルス過程の確立を阻害する<ref name="Garcia">{{cite journal | vauthors = García-Sastre A, Egorov A, Matassov D, Brandt S, Levy DE, Durbin JE, Palese P, Muster T | display-authors = 6 | title = Influenza A virus lacking the NS1 gene replicates in interferon-deficient systems | journal = Virology | volume = 252 | issue = 2 | pages = 324–330 | date = December 1998 | pmid = 9878611 | doi = 10.1006/viro.1998.9508 | doi-access = free }}</ref>。[[デングウイルス]]も、NS2B3[[プロテアーゼ]]複合体を用いて{{仮リンク|IRF3|en|IRF3}}の[[リン酸化]]を阻害する事で、I型IFNの産生を抑制する<ref name="Rodriguez">{{cite journal | vauthors = Rodriguez-Madoz JR, Belicha-Villanueva A, Bernal-Rubio D, Ashour J, Ayllon J, Fernandez-Sesma A | title = Inhibition of the type I interferon response in human dendritic cells by dengue virus infection requires a catalytically active NS2B3 complex | journal = Journal of Virology | volume = 84 | issue = 19 | pages = 9760–9774 | date = October 2010 | pmid = 20660196 | pmc = 2937777 | doi = 10.1128/jvi.01051-10 }}</ref>。

== 脊椎動物以外 ==

=== 原核生物 ===
[[細菌|バクテリア]](およびおそらく他の[[原核生物]])は、[[バクテリオファージ]]等の病原体から身を守る為に、[[制限修飾系]]と呼ばれる独自の防御機構を利用している。このシステムでは、バクテリアは[[制限酵素]]と呼ばれる[[酵素]]を産生し、侵入してきたバクテリオファージのウイルス[[デオキシリボ核酸|DNA]]の特定領域を攻撃して破壊する。宿主自身のDNAを[[メチル化]]する事で、「自己」である事を示し、[[エンドヌクレアーゼ]]による攻撃を防ぐ事が出来る<ref>{{cite web|vauthors=Peters P|url=http://www.accessexcellence.org/AE/AEC/CC/restriction.html|title=Restriction Enzymes|work=Access Excellence Classic Collection Background Paper|accessdate=2021-11-19}}</ref>。制限酵素と制限修飾系は、原核生物にのみ存在する<ref>{{cite journal | vauthors = Oliveira PH, Touchon M, Rocha EP | title = The interplay of restriction-modification systems with mobile genetic elements and their prokaryotic hosts | journal = Nucleic Acids Research | volume = 42 | issue = 16 | pages = 10618–10631 | date = 2014 | pmid = 25120263 | pmc = 4176335 | doi = 10.1093/nar/gku734 }}</ref>。

=== 無脊椎動物 ===
[[無脊椎動物]]は、リンパ球や抗体ベースの体液性免疫系を持たず、多成分の獲得免疫系は最初の脊椎動物から生まれたと考えられている<ref name="Beck">{{cite journal | vauthors = Beck G, Habicht GS | title = Immunity and the invertebrates | journal = Scientific American | volume = 275 | issue = 5 | pages = 60–3, 66 | date = November 1996 | pmid = 8875808 | doi = 10.1038/scientificamerican1196-60 | name-list-style = vanc | bibcode = 1996SciAm.275e..60B }}</ref>。しかし、無脊椎動物は、脊椎動物の免疫系の前駆体と思われるメカニズムを持っている。[[パターン認識受容体]](PRR)は、ほぼすべての生物が微生物の病原体に関連する分子を識別する為に使用するタンパク質である。Toll様受容体はパターン認識受容体の代表的なもので、ヒトを含むすべての体腔動物に存在する<ref name="Toll">{{cite journal | vauthors = Imler JL, Hoffmann JA | title = Toll receptors in innate immunity | journal = Trends in Cell Biology | volume = 11 | issue = 7 | pages = 304–311 | date = July 2001 | pmid = 11413042 | doi = 10.1016/S0962-8924(01)02004-9 }}</ref>。[[補体系]]は殆どの生命体に存在する。昆虫、[[カニ]]、[[ミミズ]]等の無脊椎動物の中には、{{仮リンク|フェノール酸化酵素前駆体|en|Prophenoloxidase}}(proPO)系として知られる補体反応の改良型が存在する<ref name="Beck" />。

[[抗微生物ペプチド]]は、進化的に[[保存配列|保存]]された自然免疫反応の構成要素であり、無脊椎動物の全身性[[免疫系|免疫]]の主要な形態である。[[昆虫]]の中には、[[ディフェンシン]]や{{仮リンク|セクロピン|en|Cecropin}}と呼ばれる抗菌ペプチドを産生する種がある。

==== タンパク質分解カスケード ====

無脊椎動物では、PRRはタンパク質を分解する[[タンパク質分解]]カスケードを引き起こし、無脊椎動物の自然免疫系のメカニズムの多くを制御している([[血リンパ]]凝固や[[メラニン|メラニン化]]等)。タンパク質分解カスケードは遺伝子の変化に依存せず、他の自然免疫反応に比べてより迅速にオンになる為、無脊椎動物の免疫システムの重要な構成要素となっている。タンパク質分解カスケードは、脊椎動物と無脊椎動物の両方で機能するが、カスケード全体で使用されるタンパク質は異なる<ref name="pmid20541942">{{cite journal | vauthors = Cerenius L, Kawabata S, Lee BL, Nonaka M, Söderhäll K | title = Proteolytic cascades and their involvement in invertebrate immunity | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 35 | issue = 10 | pages = 575–583 | date = October 2010 | pmid = 20541942 | doi = 10.1016/j.tibs.2010.04.006 }}</ref>。

==== 凝固機構 ====

[[節足動物]]の循環系の液体を構成する[[血リンパ]]では、他の動物の血液と同様に、ゲル状の液体が侵入した病原体を取り囲む。無脊椎動物の血液凝固には、様々なタンパク質やメカニズムが関与している。[[甲殻類]]では、血球由来の[[トランスグルタミナーゼ|グルタミン転移酵素]]と移動性の血漿タンパク質が凝固系を構成しており、グルタミン転移酵素が血漿凝固タンパク質の210kDaのサブユニットが多量体化する。一方、[[カブトガニ]]の血液凝固系では、タンパク質分解カスケードの構成要素は不活性型として血球の顆粒に貯蔵されており、[[リポ多糖]]の様な異物が侵入すると放出される<ref name="pmid20541942" />。

===植物===
{{Main|:en:Plant disease resistance#Immune system}}
人間に感染するあらゆる種類の病原体が、植物にも感染する。細菌、真菌、ウイルス、線虫、昆虫等、感染する生物種によって病原体の種類は異なるが、いずれも[[植物病理学|植物の病気]]を引き起こす可能性がある。動物と同様に、昆虫や他の病原体に襲われた植物は、一連の複雑な[[代謝]]反応を利用して感染に対抗したり、昆虫や他の[[草食動物]]にとって魅力のない植物にする為の防御的な化学物質を形成する<ref name="Plant">{{cite web | vauthors = Schneider D | date = 2005 | url = http://cmgm.stanford.edu/micro/Schneider-lab/Innate%20immunity%20couhjioj[ijio[joij[oi[oimiohuh79-9yrse.html | title = Plant immune responses | archive-url = https://web.archive.org/web/20070609165047/http://cmgm.stanford.edu/micro/Schneider-lab/Innate%20immunity%20course.html | archive-date = 9 June 2007 | publisher = Stanford University Department of Microbiology and Immunology }}</ref>。(参照:{{仮リンク|草食動物に対する植物の防御|en|Plant defense against herbivory}})。

無脊椎動物の様に、植物は抗体やT細胞の反応を起こさず、病原体を検出して攻撃する移動細胞も持っていない。また植物の場合、感染症になった場合、その一部を使い捨てて、交換可能なものとして扱う事がある。動物ではこの機能はまずない。植物体はその一部を壁で囲ったり、廃棄したりする事で、感染の拡大を防ぐ<ref name="Plant" />。

植物の免疫反応の多くは、植物全体に送られる全身性の化学シグナルを伴う。植物はPRRを使って、保存された微生物のサインを認識する。この認識が免疫反応の引き金となる。[[イネ]]([[XA21]]、1995年)<ref>{{cite journal | vauthors = Song WY, Wang GL, Chen LL, Kim HS, Pi LY, Holsten T, Gardner J, Wang B, Zhai WX, Zhu LH, Fauquet C, Ronald P | display-authors = 6 | title = A receptor kinase-like protein encoded by the rice disease resistance gene, Xa21 | journal = Science | volume = 270 | issue = 5243 | pages = 1804–1806 | date = December 1995 | pmid = 8525370 | doi = 10.1126/science.270.5243.1804 | s2cid = 10548988 | bibcode = 1995Sci...270.1804S | url = https://escholarship.org/uc/item/4x0247kj }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Ronald PC, Beutler B | title = Plant and animal sensors of conserved microbial signatures | journal = Science | volume = 330 | issue = 6007 | pages = 1061–1064 | date = November 2010 | pmid = 21097929 | doi = 10.1126/science.1189468 | s2cid = 18311102 | bibcode = 2010Sci...330.1061R | url = https://escholarship.org/uc/item/9q96r8gz }}</ref>や[[シロイヌナズナ]]({{仮リンク|FLS2|en|FLS2}}、2000年)<ref>{{cite journal | vauthors = Gómez-Gómez L, Boller T | title = FLS2: an LRR receptor-like kinase involved in the perception of the bacterial elicitor flagellin in Arabidopsis | journal = Molecular Cell | volume = 5 | issue = 6 | pages = 1003–1011 | date = June 2000 | pmid = 10911994 | doi = 10.1016/S1097-2765(00)80265-8 | doi-access = free }}</ref>では、保存された微生物特異配列<ref group="注">Conserved Signature Indels(CSIs、核酸塩基配列)と Conserved Signature Proteins(CSPs、アミノ酸配列)を指す。ここでは、Indels = Insert & Deletion。</ref>を認識する最初の植物受容体が同定された。また、植物は病原体の[[エフェクター (生化学)|エフェクター]]を認識する免疫受容体を持っている。その中には、NBS-LRRクラスのタンパク質も含まれている。植物の一部が微生物やウイルス性の病原体に感染して特異的な[[エリシター|生体防御反応誘導物質]]によって不適合な相互作用が引き起こされた場合、植物は局所的な[[過敏感反応]](HR)を起こし、感染部位の細胞が急速にアポトーシスを起こして、植物の他の部位への病原体の拡散を防ぐ。HRは動物の{{仮リンク|ピロトーシス|en|Pyroptosis}}と類似しており、細胞死の際に細胞の分解を制御する[[システインプロテアーゼ]]である[[VPEγ]]の[[カスパーゼ-1]]様プロテアーゼ活性が必要である事等が知られている<ref>{{cite journal | vauthors = Rojo E, Martín R, Carter C, Zouhar J, Pan S, Plotnikova J, Jin H, Paneque M, Sánchez-Serrano JJ, Baker B, Ausubel FM, Raikhel NV | display-authors = 6 | title = VPEgamma exhibits a caspase-like activity that contributes to defense against pathogens | journal = Current Biology | volume = 14 | issue = 21 | pages = 1897–1906 | date = November 2004 | pmid = 15530390 | doi = 10.1016/j.cub.2004.09.056 | s2cid = 3231431 | doi-access = free }}</ref>。

{{仮リンク|抵抗性遺伝子|en|R gene|label=抵抗性(R)遺伝子}}によってコードされるRタンパク質は、植物に広く存在し、病原体を検出する。これらのタンパク質には、{{仮リンク|NOD様受容体|en|NOD-like receptor}}やTLRに類似したドメインが含まれている。[[全身獲得抵抗性]](SAR)とは、植物全体が広範囲の感染性物質に対して抵抗性を示す防御反応の一種である<ref>[[Chitosan#Agricultural .26 Horticultural use]]</ref>。SARでは、[[サリチル酸]]や[[ジャスモン酸]]等の化学伝達物質を生成し、その一部が植物体内を移動して他の細胞にシグナルを送り、感染していない部分(例えば葉)を守る為の防御物質を生成する<ref>{{cite journal | vauthors = Linden JC, Stoner RJ, Knutson KW, Gardner-Hughes CA | title = Organic disease control elicitors. | journal = Agro Food Industry Hi-Tech | date = 2000 | volume = 11 | issue = 5 | pages = 32–4 | url=http://www.yeacrops.com/Crop%20Protection%20Article.pdf| url-status=dead| archive-url= https://web.archive.org/web/20070706111024/http://www.yeacrops.com/Crop%20Protection%20Article.pdf| archive-date=6 July 2007| df=dmy-all }}</ref>。サリチル酸自体はSARの発現に不可欠ではあるが、全身性の反応を引き起こす移動性のシグナルではない。最近の研究では、ジャスモン酸が植物の遠位部へのシグナル伝達に関与している事が示唆されている。[[RNAi|RNAサイレンシング]]機構は、ウイルスの複製を阻止する事が出来る為、植物の全身性反応において重要である<ref>{{cite journal | vauthors = Baulcombe D | title = RNA silencing in plants | journal = Nature | volume = 431 | issue = 7006 | pages = 356–363 | date = September 2004 | pmid = 15372043 | doi = 10.1038/nature02874 | s2cid = 4421274 | bibcode = 2004Natur.431..356B }}</ref>。ジャスモン酸反応は、昆虫によってダメージを受けた葉で刺激され、[[ジャスモン酸メチル]]を生成する<ref name="Plant" />。

== 関連項目 ==
* [[アポトーシス]]
* [[自然リンパ球]]
* {{仮リンク|NOD様受容体|en|NOD-like receptor}}

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
=== 注釈 ===
{{Notelist2}}
=== 出典 ===
{{Reflist|30em}}

== 外部リンク ==
* {{cite web | vauthors = Breuer K, Foroushani AK, Laird MR, Chen C, Sribnaia A, Lo R, Winsor GL, Hancock RE, Brinkman FS, Lynn DJ | url = http://www.innatedb.com/ | title = InnateDB | quote = database of proteins and their interactions in innate immune system |accessdate=2021-11-19}}
{{Myeloid innate immune system}}

[[Category:免疫系]]
{{DEFAULTSORT:しせんめんえきけい}}

2021年11月20日 (土) 02:23時点における版

自然免疫系

自然免疫系(しぜんめんえきけい、innate immune system)または非特異的免疫系(ひとくいてきめんえきけい、nonspecific immune system)[1]は、脊椎動物における2つの主要な免疫戦略の1つである(もう1つは獲得免疫系)。自然免疫系は、比較的古い進化を遂げた防御戦略であり、植物菌類昆虫、および原始的な多細胞生物に見られる支配的な免疫系反応である[2]

自然免疫系の主な機能は以下の通りである。

解剖学的障壁

解剖学的バリアには、物理的、化学的、生物学的バリアがある。上皮表面は、殆どの感染性物質に対して不透過性の物理的バリアを形成し、侵入生物に対する最初の防御線として機能する[3]。また、皮膚上皮の落屑英語版(脱落)は、上皮表面に付着した細菌やその他の感染性物質を除去するのに役立つ。血管がない事、表皮が水分を保持出来ない事、真皮に皮脂腺がある事等から、微生物の生存には適していない環境である[3]消化管呼吸器では、其々蠕動や繊毛による動きが感染物質の除去に役立っている[3]。また、粘液は感染物質を閉じ込める働きがある[3]腸内細菌叢は、有害物質を分泌したり、栄養分や細胞表面の付着場所を巡って病原菌と競合する事で、病原菌の定着を防ぐ[3]。涙や唾液の洗浄作用は、目や口の中の感染を防ぐのに役立つ[3]

解剖学的バリア 追加防御機構
皮膚 発汗、落屑、紅潮[3]、有機酸[3]
消化管 蠕動運動胃酸胆汁酸消化酵素、紅潮、

チオシアン酸塩[3]ディフェンシン[3]腸内細菌叢[3]

気道および 粘膜毛様体輸送[4]界面活性剤[3]ディフェンシン[3]
鼻咽頭 粘液、唾液、リゾチーム[3]
[3]
血液脳関門 内皮細胞(受動的拡散浸透/能動的選択を経由)

P糖タンパク質能動輸送を媒介)

炎症

炎症は、感染や刺激に対する免疫系の最初の反応の一つである。炎症は、損傷を受けた細胞から放出される化学因子によって刺激される。炎症は、感染の拡大に対する物理的バリアを確立し、病原体の除去後に損傷した組織の治癒を促進する[5]

急性炎症のプロセスは、すべての組織にすでに存在する細胞、主に常駐するマクロファージ樹状細胞組織球クッパー細胞肥満細胞によって開始される。これらの細胞は、パターン認識受容体(PRR)と呼ばれる細胞表面や細胞内に含まれる受容体を提示し、病原体に広く共通するが宿主の分子とは区別される分子(病原体関連分子パターン;PAMP)を認識する。感染症や火傷等の受傷時に、これらの細胞は活性化され(PRRの1つがPAMPを認識)、炎症の臨床症状を引き起こす炎症性メディエーターを放出する。

炎症時に産生される化学因子(ヒスタミンブラジキニンセロトニンロイコトリエンプロスタグランジン)は、侵害受容器英語版を感作し、血管の局所的な拡張を引き起こし、食細胞、特に好中球を引き寄せる[5]。好中球は、白血球やリンパ球を呼び寄せる因子を放出して、免疫系の他の部分を刺激する。マクロファージや自然免疫系の他の細胞が産生するサイトカインは、炎症反応を媒介する。これらのサイトカインには、TNFHMGB1IL-1等がある[6]

炎症反応の特徴として、以下の様な症状が挙げられる。

  • 局所的な血液循環の増加による皮膚の発赤
  • 局所的な感染症の周囲の温感等の局所的な温度上昇、または全身的な発熱
  • 患部の腫れ(風邪をひいたときの喉の上部や、関節リウマチの関節等)
  • 鼻水等の症状の原因となる粘液の分泌量の増加
  • 関節痛喉の痛み等の局所的な痛み、あるいは筋肉痛等の全身的な痛み
  • 関係する臓器や組織の機能障害の可能性

補体系

補体系は免疫系の生化学的カスケード英語版であり、抗体が病原体を排除したり、他の細胞による破壊の目印となったりする能力を助ける、つまり「補う」ものである。このカスケードは、多くの血漿タンパク質で構成されており、主に肝臓肝細胞により合成される。これらのタンパク質は、以下の様な働きをする。

  • 炎症細胞を動員する
  • 病原体の表面をオプソニン化(コーティング)する事により、他の細胞による破壊の為に病原体を「標識」する
  • 病原体の細胞膜に穴を開け、病原体の細胞を溶かし英語版、病原体を死滅させる
  • 中和された抗原抗体複合体を体外に排出する

補体系には、古典的経路、副経路、レクチン経路の3種類がある。

  • 古典的経路:抗体が細菌に結合した時に始まる
  • 副経路:「自然発生的」に始まる
  • レクチン経路:レクチンが細菌のマンノースに結合すると開始される

補体カスケードの要素は、植物鳥類魚類無脊椎動物の一部等、哺乳類以外の多くの種に見られる[7]

白血球

正常な循環血液の走査型電子顕微鏡像。リンパ球を含む瘤のある白血球単球好中球赤血球、そして沢山の小円盤状の血小板が見える。

白血球の多くは、他の細胞と異なり、特定の器官や組織と密接に結びついていない為、その機能は独立した単一細胞の生物に似ている。殆どの白血球は自由に動き回る事が出来、細胞の破片や異物、侵入してきた微生物と相互作用して捕らえる事が出来る(但し、マクロファージ肥満細胞樹状細胞は動き難い)。他の多くの細胞とは異なり、殆どの自然免疫系白血球は、自ら分裂したり繁殖したりする事は出来ず、骨髄に存在する多能性造血幹細胞から産生される[8]

自然免疫系白血球には、ナチュラルキラー細胞、肥満細胞、好酸球好塩基球が含まれ、食細胞にはマクロファージ、好中球、樹状細胞等があり、免疫システムの中で、感染症を引き起こす可能性のある病原体を特定して排除する機能を持っている[2]

肥満細胞

肥満細胞は、結合組織や粘膜に存在する自然免疫細胞の一種である。肥満細胞は、創傷治癒や病原体に対する防御に深く関わっているが、アレルギーアナフィラキシーにもしばしば関与している[5]。活性化すると、肥満細胞はヒスタミンヘパリンを豊富に含む特徴的な顆粒を、様々なホルモンメディエーターやケモカイン(走化性サイトカイン)と共に環境中に速やかに放出する。ヒスタミンは血管を拡張し、炎症の特徴的な兆候を引き起こし、好中球やマクロファージを呼び寄せる[5]

食細胞

食細胞とは、文字通り「食べる細胞」という意味である。食細胞は、病原体や粒子を呑み込む(食作用)免疫細胞である。粒子や病原体を取り込む為に、食細胞は細胞膜の一部を拡張し、粒子が包み込まれる(粒子が細胞内に入る)まで、膜を粒子の周りに巻きつけます。細胞内に侵入した病原体は、ファゴソームの中に収められ、リソソームと合流する[2]。リソソームには、粒子や生物を殺したり消化したりする酵素や酸が含まれている。一般的に、食細胞は病原体を探して体内を巡回するが、サイトカインと呼ばれる他の細胞が作り出す高度に専門化された分子シグナル群に反応する事も出来る。免疫系の食細胞には、マクロファージ、好中球、樹状細胞等がある。

宿主自身の細胞を貪食する事は、通常の組織の発達と維持の一環としてよく行われる。宿主の細胞がアポトーシスや感染による細胞傷害によって死滅した場合、食細胞はその細胞を患部から除去する役割を果たす[8]。死んだ細胞を除去する事で、新しい健康な細胞の成長と発達を促進するファゴサイトーシスは、組織の損傷後の治癒プロセスにおいて重要な役割を果たしている。

マクロファージ

マクロファージ

マクロファージは、ギリシャ語で「大きな食べる人」を意味する言葉で、大型の食細胞性白血球であり、侵入してきた病原体を追って毛細血管の壁を移動し、細胞間の領域に入り込む事で、血管系を超えて移動する事が出来る。組織では、臓器特異的なマクロファージは、単球と呼ばれる血液中に存在する食細胞から分化している。マクロファージは最も効率的な食細胞であり、相当数の細菌や他の細胞、微生物を貪食する事が出来る[2]。マクロファージの表面にある受容体に細菌の分子が結合すると、マクロファージは呼吸バースト英語版を発生させ、活性酸素種の放出を引き起こして細菌を呑み込み、破壊する。病原体はまた、マクロファージを刺激してケモカインを産生させ、他の細胞を感染部位に呼び寄せる[2]

好中球

好中球

好中球は、好酸球好塩基球と共に、細胞質に顆粒が存在する事から顆粒球と呼ばれ、特徴的な小葉状のがある事から多形核細胞(PMN)と呼ばれる。好中球の顆粒には、細菌や真菌を死滅させたり、増殖を抑制したりする様々な毒性物質が含まれている。マクロファージと同様に、好中球は呼吸バーストを発生させて病原体を攻撃する。好中球の呼吸バーストの主な生成物は、過酸化水素フリーオキシドラジカル次亜塩素酸等の強力な酸化剤である。好中球は最も多く存在する食細胞で、通常、循環する白血球全体の50~60%を占め、通常、感染部位に最初に到着する細胞である[5]。健康な成人の骨髄では、1日に1,000億個以上の好中球が産生され、急性炎症時にはその10倍以上の好中球が産生される[5]

樹状細胞

樹状細胞(DC)は、主に皮膚ランゲルハンス細胞と呼ばれる事が多い)や、等の粘膜内部等、外部環境と接触する組織に存在する食作用を持つ細胞である[8]神経細胞樹状突起に似ている事から名付けられたが、樹状細胞は神経系とは無関係である。樹状細胞は、抗原提示の過程で非常に重要であり、自然免疫系と獲得免疫系をつなぐ役割を果たしている。

好塩基球および好酸球

好酸球

好塩基球と好酸球は、好中球に関連する細胞である。病原体に遭遇して活性化されると、ヒスタミンを放出する好塩基球は、寄生虫に対する防御に重要な役割を果たすと共に、喘息等のアレルギー反応にも関与する[2]。活性化された好酸球は、様々な毒性の高いタンパク質やフリーラジカルを分泌し、寄生虫を殺すのに非常に有効であるが、アレルギー反応の際に組織を損傷する事もある。従って、好酸球による毒素の活性化と放出は、不適切な組織破壊を防ぐ為に厳密に制御されている[5]

ナチュラルキラー細胞

ナチュラルキラー細胞(NK細胞)は、侵入してきた微生物を直接攻撃するのではない。NK細胞は、腫瘍細胞やウイルスに感染した細胞等、危害を加えられた宿主細胞を破壊するが、その際、「自己喪失」と呼ばれる状態の細胞を認識する。これは、MHC I(主要組織適合性複合体)と呼ばれる細胞表面のマーカーが異常に少なくなった細胞の事で、ウイルスが宿主細胞に感染した場合に生じる事がある[9]。この細胞は、“自己を失った”細胞を殺す為に活性化を必要としないという当初の考え方から、「ナチュラルキラー」と名付けられた。傷ついた細胞の表面にあるMHCの構造が変化し、それを認識してNK細胞が活性化する。正常な体細胞は、自己のMHC抗原がそのまま発現しているので、NK細胞に認識されて攻撃される事はない。このMHC抗原はキラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)に認識され、NK細胞の反応を鈍らせます。NK-92英語版細胞株はKIRを発現しておらず、腫瘍治療用に開発されたものである[10][11][12][13]

γδT細胞

γδT細胞は、CD1d英語版拘束性ナチュラルキラーT細胞等、不変のT細胞受容体(TCR)を持つが「型破り」な他のT細胞サブセットと同様に、自然免疫と獲得免疫の境界に位置する特徴を持つ。γδT細胞は、TCR遺伝子を再構成して結合部の多様性を生み出し、記憶表現型を発現するという点で、獲得免疫の構成要素と考えられる。また、様々なサブセットは、制限されたTCRやNK受容体がパターン認識受容体として使用される自然免疫系の一部と考えられる。例えば、このパラダイムによれば、大量のVγ9/Vδ2 T細胞は微生物が産生する一般的な分子英語版に数時間以内に反応し、高度に制限された上皮内Vδ1 T細胞はストレスを受けた上皮細胞に反応する。

他の脊椎動物でのメカニズム

凝固系の機能は免疫系と一部重なっている。凝固系の産物の中には、血管透過性英語版を高めたり、食細胞走化性物質として作用したりする事で、非特異的な防御に寄与するものがある。更に、凝固系の産物の中には、直接抗菌作用を持つものもある。例えば、凝固時に血小板で生成されるタンパク質であるβ-リジン英語版は、陽イオン性の洗剤として作用する事により、多くのグラム陽性菌溶解させられる[3]炎症急性期タンパク質の多くは、凝固系に関与している。

オートファジーは、真核細胞が微生物[14]から身を守り、炎症を調節するもう一つの自然免疫機構[15][16]である[17]

ラクトフェリントランスフェリンが増加すると、細菌の必須栄養素である鉄と結合して細菌の増殖を抑制する[3]

神経調節

感染性および無菌性の傷害に対する自然免疫反応は、サイトカイン産生期間を制御する神経回路によって調節される。炎症反射英語版は、脾臓でのサイトカイン産生を制御する典型的な神経回路である[18]迷走神経を介して脾臓に伝わる活動電位は、サイトカイン産生細胞に発現するα7ニコチン性アセチルコリン受容体CHRNA7英語版)と相互作用する事で、サイトカインの放出を抑制する神経伝達物質であるアセチルコリンの放出を媒介する[19]。炎症反射の運動弓は、コリン性抗炎症経路英語版と呼ばれている。

病原体特異性

自然免疫系の各部分は、異なる病原体に対して特異性を示す。

病原体 実例[20] 食作用[20] 補体[20] NK細胞[20]
細胞内・細胞質顆粒ウイルス yes yes[21] yes
細胞内細菌 yes (特に好中球。リケッチアはno) yes[22] yes (リケッチアはno)
細胞外細菌 yes yes no
細胞内原生動物 no no no
細胞外原生動物 yes yes no
細胞外真菌 no yes yes[23]

免疫回避

自然免疫系細胞は体内での微生物の自由な増殖を防ぐが、多くの病原体はそれを回避する為のメカニズムを進化させている[24][25]

その一つが、結核菌の様に細胞内で複製を行う方法や、サルモネラ菌の様に保護カプセルを装着して補体や食細胞による溶解を防ぐ方法である[26]バクテロイデス属は通常、相利共生細菌であり、哺乳類の胃腸内細菌叢のかなりの部分を占めている[27]B. fragilis英語版の様な種は日和見病原体であり、腹膜腔の感染症を引き起こす。B. fragilis は、細菌の取り込みに使用される食細胞の受容体に影響を与え、食作用を阻害する。また、宿主の細胞に擬態して、免疫系が異物として認識しない様にする事もある。黄色ブドウ球菌は、食細胞がケモカインシグナルに反応する能力を阻害する。結核菌化膿レンサ球菌炭疽菌は、食細胞を直接死滅させるメカニズムを持っている[要出典]

細菌や真菌は複雑な菌膜を形成し、免疫細胞やタンパク質から身を守る事がある。嚢胞性線維症に特徴的な緑膿菌Burkholderia cenocepacia英語版の慢性感染症には菌膜が存在する[28]

ウイルス

I型インターフェロン(IFN)は、主に樹状細胞から分泌され[29]、抗ウイルス性の宿主防御や細胞の抗ウイルス過程に中心的な役割を果たしている[30]。ウイルスの成分は、様々な受容体によって認識される。Toll様受容体エンドソーム膜に存在して二本鎖RNAdsRNA)を認識し、MDA5受容体とRIG-I受容体は細胞質に存在して其々長いdsRNAとリン酸を含むdsRNAを認識する[31]細胞質の受容体MDA5とRIG-Iがウイルスを認識すると、カスパーゼ動員ドメイン英語版(CARD)とCARDを含むアダプターMAVSの間の構造が変化する。これと並行して、エンドサイト部に存在するTLRがウイルスを認識すると、アダプタータンパク質TRIF英語版の活性化が誘導される。この2つの経路は、IKKε/TBK-1複合体のリクルートと活性化に収束し、転写因子IRF3英語版IRF7英語版二量体化を誘発する。IRF3とIRF7は核内に移動し、特定の転写因子の存在によりIFNの産生を誘導し、転写因子2を活性化する。IFNは、分泌小胞を介して分泌され、放出された細胞自身(自己分泌)と近くの細胞(傍分泌)の両方の受容体を活性化する事が出来る。これにより、何百ものインターフェロン刺激遺伝子の発現が誘導される。これにより、ウイルスのタンパク質合成を阻害するプロテインキナーゼRや、ウイルスのRNAを分解する2′,5′-オリゴアデニル酸合成酵素英語版ファミリー等の抗ウイルスタンパク質が産生される[30]

ウイルスの中には、IFNの産生を妨害する分子を産生する事でこれを回避するものもある。例えば、A型インフルエンザウイルスは、NS1タンパク質英語版を産生する。NS1タンパク質は、宿主やウイルスのRNAに結合したり、免疫シグナルタンパク質と相互作用したり、ユビキチン化によってその活性化を阻害したりして、I型IFNの産生を阻害する[32]。また、インフルエンザAは、プロテインキナーゼRの活性化を阻害し、抗ウイルス過程の確立を阻害する[33]デングウイルスも、NS2B3プロテアーゼ複合体を用いてIRF3英語版リン酸化を阻害する事で、I型IFNの産生を抑制する[34]

脊椎動物以外

原核生物

バクテリア(およびおそらく他の原核生物)は、バクテリオファージ等の病原体から身を守る為に、制限修飾系と呼ばれる独自の防御機構を利用している。このシステムでは、バクテリアは制限酵素と呼ばれる酵素を産生し、侵入してきたバクテリオファージのウイルスDNAの特定領域を攻撃して破壊する。宿主自身のDNAをメチル化する事で、「自己」である事を示し、エンドヌクレアーゼによる攻撃を防ぐ事が出来る[35]。制限酵素と制限修飾系は、原核生物にのみ存在する[36]

無脊椎動物

無脊椎動物は、リンパ球や抗体ベースの体液性免疫系を持たず、多成分の獲得免疫系は最初の脊椎動物から生まれたと考えられている[37]。しかし、無脊椎動物は、脊椎動物の免疫系の前駆体と思われるメカニズムを持っている。パターン認識受容体(PRR)は、ほぼすべての生物が微生物の病原体に関連する分子を識別する為に使用するタンパク質である。Toll様受容体はパターン認識受容体の代表的なもので、ヒトを含むすべての体腔動物に存在する[38]補体系は殆どの生命体に存在する。昆虫、カニミミズ等の無脊椎動物の中には、フェノール酸化酵素前駆体英語版(proPO)系として知られる補体反応の改良型が存在する[37]

抗微生物ペプチドは、進化的に保存された自然免疫反応の構成要素であり、無脊椎動物の全身性免疫の主要な形態である。昆虫の中には、ディフェンシンセクロピン英語版と呼ばれる抗菌ペプチドを産生する種がある。

タンパク質分解カスケード

無脊椎動物では、PRRはタンパク質を分解するタンパク質分解カスケードを引き起こし、無脊椎動物の自然免疫系のメカニズムの多くを制御している(血リンパ凝固やメラニン化等)。タンパク質分解カスケードは遺伝子の変化に依存せず、他の自然免疫反応に比べてより迅速にオンになる為、無脊椎動物の免疫システムの重要な構成要素となっている。タンパク質分解カスケードは、脊椎動物と無脊椎動物の両方で機能するが、カスケード全体で使用されるタンパク質は異なる[39]

凝固機構

節足動物の循環系の液体を構成する血リンパでは、他の動物の血液と同様に、ゲル状の液体が侵入した病原体を取り囲む。無脊椎動物の血液凝固には、様々なタンパク質やメカニズムが関与している。甲殻類では、血球由来のグルタミン転移酵素と移動性の血漿タンパク質が凝固系を構成しており、グルタミン転移酵素が血漿凝固タンパク質の210kDaのサブユニットが多量体化する。一方、カブトガニの血液凝固系では、タンパク質分解カスケードの構成要素は不活性型として血球の顆粒に貯蔵されており、リポ多糖の様な異物が侵入すると放出される[39]

植物

人間に感染するあらゆる種類の病原体が、植物にも感染する。細菌、真菌、ウイルス、線虫、昆虫等、感染する生物種によって病原体の種類は異なるが、いずれも植物の病気を引き起こす可能性がある。動物と同様に、昆虫や他の病原体に襲われた植物は、一連の複雑な代謝反応を利用して感染に対抗したり、昆虫や他の草食動物にとって魅力のない植物にする為の防御的な化学物質を形成する[40]。(参照:草食動物に対する植物の防御英語版)。

無脊椎動物の様に、植物は抗体やT細胞の反応を起こさず、病原体を検出して攻撃する移動細胞も持っていない。また植物の場合、感染症になった場合、その一部を使い捨てて、交換可能なものとして扱う事がある。動物ではこの機能はまずない。植物体はその一部を壁で囲ったり、廃棄したりする事で、感染の拡大を防ぐ[40]

植物の免疫反応の多くは、植物全体に送られる全身性の化学シグナルを伴う。植物はPRRを使って、保存された微生物のサインを認識する。この認識が免疫反応の引き金となる。イネXA21、1995年)[41][42]シロイヌナズナFLS2英語版、2000年)[43]では、保存された微生物特異配列[注 1]を認識する最初の植物受容体が同定された。また、植物は病原体のエフェクターを認識する免疫受容体を持っている。その中には、NBS-LRRクラスのタンパク質も含まれている。植物の一部が微生物やウイルス性の病原体に感染して特異的な生体防御反応誘導物質によって不適合な相互作用が引き起こされた場合、植物は局所的な過敏感反応(HR)を起こし、感染部位の細胞が急速にアポトーシスを起こして、植物の他の部位への病原体の拡散を防ぐ。HRは動物のピロトーシス英語版と類似しており、細胞死の際に細胞の分解を制御するシステインプロテアーゼであるVPEγカスパーゼ-1様プロテアーゼ活性が必要である事等が知られている[44]

抵抗性(R)遺伝子英語版によってコードされるRタンパク質は、植物に広く存在し、病原体を検出する。これらのタンパク質には、NOD様受容体英語版やTLRに類似したドメインが含まれている。全身獲得抵抗性(SAR)とは、植物全体が広範囲の感染性物質に対して抵抗性を示す防御反応の一種である[45]。SARでは、サリチル酸ジャスモン酸等の化学伝達物質を生成し、その一部が植物体内を移動して他の細胞にシグナルを送り、感染していない部分(例えば葉)を守る為の防御物質を生成する[46]。サリチル酸自体はSARの発現に不可欠ではあるが、全身性の反応を引き起こす移動性のシグナルではない。最近の研究では、ジャスモン酸が植物の遠位部へのシグナル伝達に関与している事が示唆されている。RNAサイレンシング機構は、ウイルスの複製を阻止する事が出来る為、植物の全身性反応において重要である[47]。ジャスモン酸反応は、昆虫によってダメージを受けた葉で刺激され、ジャスモン酸メチルを生成する[40]

関連項目

脚注

注釈

  1. ^ Conserved Signature Indels(CSIs、核酸塩基配列)と Conserved Signature Proteins(CSPs、アミノ酸配列)を指す。ここでは、Indels = Insert & Deletion。

出典

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外部リンク

  • InnateDB”. 2021年11月19日閲覧。 “database of proteins and their interactions in innate immune system”