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エキソサイトーシス（exocytosis）とは、細胞の中の小胞（膜でできた小さな袋）が細胞膜と融合して、中身を細胞の外へ出すしくみです。日本語では開口分泌（かいこうぶんぴ）ともいい、エクソサイトーシスと書かれることもあります。反対に、細胞膜で外の物質を包み込んで取り込むしくみがエンドサイトーシスです。この記事では、2つの違いと例、しくみを整理したうえで、エキソサイトーシスにかかわる遺伝子の変化で起こる病気まで解説します。
⏱️ 30秒でわかる要約
🧬 Q. エキソサイトーシスとは何ですか？
細胞の中の小胞が細胞膜と融合して、中身を細胞の外へ出すしくみです。開口分泌ともいい、エクソサイトーシスと書くこともあります。
🧬 Q. エンドサイトーシスとの違いは？
物を運ぶ向きが反対です。エキソサイトーシスは細胞の外へ「出す」、エンドサイトーシスは細胞の中へ「取り込む」しくみで、どちらも膜でできた小胞を使います。
🧬 Q. どんな例がありますか？
神経細胞からの神経伝達物質の放出、膵臓のβ細胞からのインスリンの分泌、消化酵素の分泌などです。刺激を受けて出すタイプでは、カルシウムイオンの流入が引き金になります。
🧬 Q. 遺伝の病気と関係がありますか？
あります。家族性血球貪食性リンパ組織球症やSTXBP1脳症は、エキソサイトーシスにかかわる遺伝子の変化で起こる病気です。
- ➤エキソサイトーシス → 小胞が細胞膜と融合して中身を外へ出す（開口分泌）
- ➤エンドサイトーシスとの違い → 外へ「出す」か、中へ「取り込む」か
- ➤しくみ → SNAREタンパク質が膜を融合させ、カルシウムイオンが引き金に
- ➤遺伝との関係 → 部品の遺伝子が変化すると、免疫や脳の病気になることがある
1. エキソサイトーシスとは？意味・読み方・別名
エキソサイトーシスとは、細胞の中でつくった物質を小胞に包み、その小胞の膜を細胞膜と融合させて、中身を細胞の外へ放出するしくみです。日本薬学会の薬学用語解説では「開口分泌」の名前で説明され、細胞膜の近くにある小胞が細胞膜と融合して内容物を外へ出す、真核細胞の分泌のしくみとされています[1]。
小胞の膜が細胞膜と融合すると、小胞の中身は細胞の外の液に放出され、小胞の膜はそのまま細胞膜の一部になります[2]。細胞の外と中を仕切る細胞膜を通り抜けられない大きな分子でも、この方法なら膜に穴をあけずに外へ出すことができます。
エキソサイトーシス・エクソサイトーシス・開口分泌は同じもの？
エキソサイトーシス、エクソサイトーシス、開口分泌は、どれも同じ現象を指します。英語の exocytosis をカタカナにするときの書き方の違いで、教科書や辞典によってどちらの表記も使われています。日本語の「開口分泌」は、小胞が細胞膜に口を開くようにして中身を出す様子を表した言葉です。
英語の意味と語源は？
exocytosis は「細胞の外へ」を意味する言葉です。米国の教科書OpenStaxは、exocytosis を「細胞の外へ（out of the cell）運び出すこと」と説明し、エンドサイトーシスとは逆向きの、小胞を使った輸送だと位置づけています[2]。exo- は「外」、-cyto- は「細胞」を表すため、言葉の形からも「細胞の外へ出すしくみ」と読み取れます。
2. エンドサイトーシスとエキソサイトーシスの違いは？
エンドサイトーシスとエキソサイトーシスの違いは、物を運ぶ向きです。エンドサイトーシスは細胞膜で外の物質を包み込んで細胞の中へ取り込み、エキソサイトーシスは小胞の中身を細胞の外へ出します。OpenStaxの教科書は、エキソサイトーシスを「エンドサイトーシスを逆に進めたようなもの」と説明しています[2]。どちらも膜でできた小胞を使い、大きな物質をまとめて運ぶ方法で、細胞が大きな粒子を取り込んだり出したりするにはエネルギーが必要です[3]。
📊 エキソサイトーシスとエンドサイトーシスの違い
| 項目 | エキソサイトーシス | エンドサイトーシス |
|---|---|---|
| 向き | 細胞の中 → 外（出す） | 細胞の外 → 中（取り込む） |
| 小胞の動き | 細胞の中の小胞が細胞膜と融合する | 細胞膜が物質を包み込み、小胞になって中へ入る |
| 細胞膜 | 小胞の膜が細胞膜の一部になる | 細胞膜の一部が小胞の膜になる |
| 主な種類 | いつも行う型（構成性）と、刺激で行う型（調節性） | 食作用（ファゴサイトーシス）、飲作用（ピノサイトーシス）、受容体介在性エンドサイトーシス |
| 運ぶものの例 | 神経伝達物質、ホルモン、消化酵素、抗体 | 細菌などの大きな粒子、水に溶けた物質、受容体に結合した特定の物質 |
| エネルギー | 必要 | 必要（能動輸送の一種） |
エンドサイトーシスには、細胞が細菌のような大きな粒子を取り込む貪食（食作用）、液体ごと物質を取り込むピノサイトーシス（飲作用）、受容体に結合した特定の物質だけを取り込む受容体介在性エンドサイトーシスがあります[2][3]。取り込む側のしくみの詳細はエンドサイトーシスの解説とクラスリン介在性エンドサイトーシスにまとめています。
エンドサイトーシスとエキソサイトーシスの覚え方は？
頭の「エンド（endo-）＝内」と「エキソ（exo-）＝外」で覚えるのが確実です。endo- は「内側」、exo- は「外側」を表す接頭語で、エンドサイトーシスは細胞の内へ取り込む、エキソサイトーシスは細胞の外へ出すしくみです。
💡 覚え方のポイント
エキソ（exo-）＝外（exit の「エ」と結びつけると覚えやすい）→ 外へ出す。エンド（endo-）＝内 → 中へ取り込む。どちらも「サイトーシス（-cytosis）」は細胞（cyto-）にかかわる現象を表します。
出したあとの細胞膜はどうなる？
エキソサイトーシスのあと、小胞の膜は細胞膜に組み込まれます。そのため、細胞は中身を外へ出すたびに、小胞の膜の分だけ細胞膜を受け取ることになります[2]。一方、エンドサイトーシスでは細胞膜の一部が小胞として内側へ入ります。2つのしくみは、物を出し入れするだけでなく、細胞膜を出し入れするしくみでもあります。
3. エキソサイトーシスの例は？
エキソサイトーシスの代表的な例は、神経細胞からの神経伝達物質の放出、内分泌細胞からのホルモンの分泌、胃や膵臓の細胞からの消化酵素の分泌です。日本薬学会は、ほかにもBリンパ球の系統の細胞（B細胞から分化した形質細胞）からの抗体の分泌や、マスト細胞（肥満細胞）からのヒスタミンの放出を例に挙げています[1]。
🧪 エキソサイトーシスで細胞の外へ出される主なもの
神経伝達物質の放出
神経細胞は、神経伝達物質を詰めたシナプス小胞をエキソサイトーシスで放出し、隣の細胞に信号を伝えます。神経細胞の末端に電気の信号が届くとカルシウムイオンが流れ込み、1ミリ秒もかからないうちにシナプス小胞のエキソサイトーシスと神経伝達物質の放出が起こります[7]。脳の速い情報処理は、このきわめて速いエキソサイトーシスに支えられています。シナプスや神経伝達物質（セロトニン・ドーパミン）の解説もあわせてご覧ください。
インスリンの分泌
インスリンも、膵臓のβ細胞からエキソサイトーシスで分泌されます。インスリンは血糖を下げる唯一のホルモンで、血糖が上がるとβ細胞の電気的な活動が変わり、細胞の中のカルシウムイオン濃度が上がることで、インスリンを含む顆粒のエキソサイトーシスが起こります[8]。この総説は、2型糖尿病ではこうした過程が乱れることも論じています[8]。
4. エキソサイトーシスのしくみは？小胞・SNARE・カルシウム
エキソサイトーシスは、小胞をつくる、細胞膜の近くに運ぶ、細胞膜に結合して準備する、合図を受けて膜を融合させる、という順に進みます。膜の融合そのものは、SNARE（スネア）タンパク質と、Munc18などのSMタンパク質からなる中心の装置が担っています[7]。
小胞はどこでつくられる？
外へ出すタンパク質の多くは、小胞体でつくられ、ゴルジ体で仕分けられて小胞に詰められます。粗面小胞体のリボソームでつくられたタンパク質の一部は、タンパク質のホルモンや酵素のように細胞の外へ分泌されます。修飾されたタンパク質はゴルジ体のトランス面から出芽する分泌小胞に詰められ、その一部が細胞膜と融合して中身を外へ出します[4]。くわしくはゴルジ体（ゴルジ装置）の解説をご覧ください。
いつも出す型と、合図で出す型の2種類
エキソサイトーシスには、つくったらすぐに出す「構成性」と、ためておいて合図を受けたときに出す「調節性」の2つの型があります。構成性の分泌では、タンパク質はつくられるとすぐに放出されます。調節性の分泌では、新しくつくられたタンパク質が分泌小胞の中に高い濃度でためられ、細胞が適切な刺激を受けるまで待機します[5]。日本薬学会の解説も、構成性のエキソサイトーシスはすべての細胞で常に起こり、調節性のものはカルシウムイオンの流入によって起こると説明しています[1]。
調節性のエキソサイトーシスは、神経細胞、神経内分泌細胞、内分泌細胞、外分泌細胞、血液の細胞など、さまざまな細胞で調べられています。分泌顆粒のエキソサイトーシスは、シナプス小胞のエキソサイトーシスと多くの点で共通しており、基本的には同じタンパク質の部品を使っていると考えられています[6]。
調節性エキソサイトーシスの流れ（神経細胞の例・模式）
SNAREとシナプトタグミンは何をしている？
SNAREタンパク質とSMタンパク質が膜を融合させる装置で、シナプトタグミンがカルシウムイオンの合図を受け取るセンサーです。シナプスについての総説によると、カルシウムイオンがシナプトタグミンに結合すると、シナプトタグミンが融合の中心装置に結合して放出が始まります。コンプレキシンはこの装置を活性化しつつ、勝手に融合しないよう押さえる役も担います。RIMというタンパク質は、シナプス小胞のドッキングとプライミング（融合の準備）を活性化すると同時に、カルシウムチャネルを放出の場所に集めます[7]。
それぞれの部品の働きは、シナプトタグミン、Munc18-1（SMタンパク質）、Munc13-1、カルシウムイオンの入り口である電位依存性カルシウムチャネルの解説で詳しく扱っています。
小胞輸送の研究は2013年のノーベル賞に
小胞による輸送のしくみの解明には、2013年のノーベル生理学・医学賞が贈られました。受賞したのはジェームズ・ロスマン、ランディ・シェックマン、トーマス・スードフの3人で、授賞理由は「細胞の主要な輸送システムである小胞輸送を調節する装置の発見」です[9]。エキソサイトーシスは、この小胞輸送の最終段階にあたります。
5. 遺伝・医療とのつながり：エキソサイトーシスの遺伝子の病気
エキソサイトーシスの部品をつくる遺伝子が変化すると、病気になることがあります。同じ「小胞を融合させて出す」しくみが免疫の細胞と神経の細胞の両方で使われているため、部品の違いによって、免疫の病気として現れることも、脳の病気として現れることもあります。ここでは代表的な2つを紹介します。
家族性血球貪食性リンパ組織球症（FHL）：免疫細胞が「とどめの顆粒」を出せない
家族性血球貪食性リンパ組織球症（familial hemophagocytic lymphohistiocytosis：FHL）は、リンパ球が細胞傷害性の顆粒をうまく使えないために、免疫が過剰に活性化する遺伝性の病気です。細胞傷害性のリンパ球は、穴をあけるタンパク質であるパーフォリンを含む顆粒を標的の細胞に向けて放出し、標的を壊します。GeneReviewsは、FHLの原因遺伝子として、パーフォリン自体をコードするPRF1と、細胞傷害性顆粒の放出に関わるUNC13D・STX11・STXBP2を挙げています[10]。
🧬 FHLの主な原因遺伝子（GeneReviews 2024年改訂版）
| 遺伝子 | 型 | 足りなくなるタンパク質 | FHLに占める割合 |
|---|---|---|---|
| PRF1 | FHL2 | パーフォリン | 30〜40% |
| UNC13D | FHL3 | Munc13-4 | 20〜40% |
| STX11 | FHL4 | シンタキシン11 | 5〜25% |
| STXBP2 | FHL5 | Munc18-2 | 5〜25% |
※割合はGeneReviews[10]による。
GeneReviewsによると、FHLは多くの場合、長く続く高熱、血球の減少、肝臓と脾臓の腫れを伴う急性の病気として発症し、Tリンパ球とマクロファージが過剰に活性化・増殖します。発症は生後数か月から数年のことが多いものの、生まれる前から大人まで幅があります。治療をしなければ経過は厳しく、治すことができる唯一の治療は同種造血幹細胞移植とされています。スウェーデンでの頻度は出生10万あたり約1.8人と報告されています[10]。
遺伝のしかたは常染色体潜性（劣性）遺伝です。両親がともに原因となるバリアントを1つずつ持つ保因者の場合、患者さんのきょうだいがFHLになる確率は25%です[10]。同じく顆粒による細胞傷害がうまくいかない病気として、RAB27A遺伝子によるグリセリ症候群2型や、LYST遺伝子によるチェディアック・東症候群も知られています[10]。
当院の血球貪食症候群（家族性HLH）の遺伝子検査は、PRF1・UNC13D・STX11・STXBP2・RAB27Aを含む8つの遺伝子を調べます。感染症や膠原病、悪性腫瘍に伴うHLH（二次性HLH）はこの検査では見つからないなど、わかることとわからないことは検査ページにまとめています。免疫の細胞のしくみはNK細胞とパーフォリン／グランザイムBの解説で扱っています。
STXBP1脳症：シナプス小胞を放出する部品の変化
STXBP1遺伝子は、シナプス小胞の放出に欠かせないMunc18-1というタンパク質の設計図で、この遺伝子の病的バリアントは発達の遅れや知的障害、乳児期からのてんかんなどを特徴とするSTXBP1関連障害の原因になります。てんかんを伴わない場合もあります。2008年、日本の研究グループが、早期乳児てんかん性脳症の4人に、親から受け継いだのではない新しく生じた（de novo）STXBP1遺伝子の変化を見つけ、STXBP1（MUNC18-1）が多くの生物でシナプス小胞の放出に欠かせないことから、遺伝子の働きが半分になること（ハプロ不全）が原因と考えられると報告しました[11]。
その後、147人の患者さんをまとめた国際的な研究では、ほぼ全員に知的障害（多くは重度から最重度）があり、約95%にてんかんがあり、約3分の1は大田原症候群またはウエスト症候群として発症していました。著者らは、新しく生じたSTXBP1の変化は脳症の原因として最も多いものの1つであると結論しています[12]。親から受け継がない変化についてはDe Novo変異（新生突然変異）で解説しています。
遺伝子と病気のくわしい説明はSTXBP1遺伝子と発達性てんかん性脳症4型（DEE4／STXBP1関連障害）のページにあります。当院の新生児てんかん NGSパネル検査（285遺伝子）とてんかん包括的遺伝子パネル検査（1,057遺伝子）には、STXBP1が含まれています。
生まれる前に分かる：両親の保因者検査
FHLのような常染色体潜性（劣性）の病気は、両親がともに保因者のとき、妊娠ごとに4分の1の確率で子どもが発症します。家族に患者さんがいなくても起こります。保因者であるかどうかは、ふだんの生活では気づくことができません。
当院の拡大版保因者検査には、女性版（787遺伝子・1009遺伝子）と男性版（714遺伝子・911遺伝子）があります。家族性血球貪食性リンパ組織球症（FHL）の主な原因遺伝子4つ（PRF1・UNC13D・STX11・STXBP2）は、当院の女性787遺伝子の保因者検査の一覧に入っています。オンライン診療で受けられ、唾液や頬の粘膜の検体でも調べられます。検査の考え方は保因者検査（キャリアスクリーニング）とはにまとめています。NIPT（新型出生前診断）と同時に受けたい場合は、NIPTと同じ日に採血するファミリーセーフティ プラスがあります（単独では受けられません）。
🩺 院長コラム【同じ部品が、免疫と脳の両方で働いている】
エキソサイトーシスは高校生物で習う基本の言葉ですが、遺伝医療の立場から見ると、とても身近な言葉です。リンパ球が標的に顆粒を放つしくみにも、神経細胞が伝達物質を放つしくみにも、Munc13やMunc18という名前のよく似た部品が登場します。
そのため、部品の遺伝子のどれが変化したかによって、免疫の病気にも脳の病気にもなりえます。病名だけを見ると関係がなさそうな病気どうしが、「小胞を融合させて出す」というひとつのしくみでつながっている。基礎の生物学を知ることは、遺伝の病気を理解する近道だと考えています。
よくある質問（FAQ）
Q1. エキソサイトーシスとエクソサイトーシスは違うものですか？
同じものです。英語の exocytosis をカタカナにするときの書き方の違いで、日本語では開口分泌ともいいます。
Q2. エンドサイトーシスとエキソサイトーシスの覚え方は？
頭の接頭語で覚えます。endo- は「内」、exo- は「外」を表し、エンドサイトーシスは細胞の中へ取り込むしくみ、エキソサイトーシスは細胞の外へ出すしくみです。
Q3. エキソサイトーシスにエネルギーは必要ですか？
必要です。細胞が大きな粒子を取り込んだり出したりするにはエネルギーが必要だと教科書で説明されており、エンドサイトーシスは能動輸送の一種に分類されています。
Q4. エキソサイトーシスでは何が細胞の外へ出されますか？
神経伝達物質、インスリンなどのホルモン、消化酵素、抗体、ヒスタミン、細胞外マトリックスのタンパク質などです。
Q5. エキソサイトーシスのあと、小胞の膜はどうなりますか？
小胞の膜は細胞膜と融合して、細胞膜の一部になります。反対にエンドサイトーシスでは、細胞膜の一部が小胞として細胞の中へ入ります。
Q6. カルシウムイオンはどんな役割をしていますか？
刺激を受けて出す型（調節性）のエキソサイトーシスでは、カルシウムイオンの流入が引き金になります。神経細胞では、カルシウムイオンが流れ込むと、1ミリ秒もかからないうちにシナプス小胞の融合と神経伝達物質の放出が起こります。
Q7. エキソサイトーシスがうまく働かないと病気になりますか？
なることがあります。リンパ球が細胞傷害性の顆粒をうまく使えない家族性血球貪食性リンパ組織球症や、シナプス小胞の放出にかかわるSTXBP1遺伝子の変化によるSTXBP1脳症などが知られています。
まとめ
エキソサイトーシス（エクソサイトーシス・開口分泌）は、細胞の中の小胞が細胞膜と融合して、中身を細胞の外へ出すしくみです[1]。エンドサイトーシスとは物を運ぶ向きが反対で、「エキソ＝外へ出す」「エンド＝中へ取り込む」と覚えられます。神経伝達物質、インスリン、消化酵素、抗体などがこの方法で出され、刺激を受けて出す型ではカルシウムイオンの流入とSNAREタンパク質が融合を担います[1][7]。
このしくみの部品をつくる遺伝子が変化すると、家族性血球貪食性リンパ組織球症やSTXBP1脳症のような病気につながることがあります[10][12]。遺伝の病気について気になることがあれば、遺伝カウンセリングで臨床遺伝専門医に相談できます。
参考文献
- [1] 公益社団法人 日本薬学会. 薬学用語解説「エキソサイトーシス（開口分泌）」. [日本薬学会]
- [2] Betts JG, Young KA, Wise JA, et al. 3.1 The Cell Membrane. Anatomy and Physiology 2e. OpenStax; 2022. [OpenStax]
- [3] Clark MA, Douglas M, Choi J. 5.4 Bulk Transport. Biology 2e. OpenStax. [OpenStax]
- [4] Clark MA, Douglas M, Choi J. 4.4 The Endomembrane System and Proteins. Biology 2e. OpenStax. [OpenStax]
- [5] Kelly RB. Pathways of protein secretion in eukaryotes. Science. 1985;230(4721):25-32. [DOI 10.1126/science.2994224]
- [6] Burgoyne RD, Morgan A. Secretory granule exocytosis. Physiol Rev. 2003;83(2):581-632. [DOI 10.1152/physrev.00031.2002]
- [7] Südhof TC. Neurotransmitter release: the last millisecond in the life of a synaptic vesicle. Neuron. 2013;80(3):675-690. [PMC3866025]
- [8] Rorsman P, Ashcroft FM. Pancreatic β-cell electrical activity and insulin secretion: of mice and men. Physiol Rev. 2018;98(1):117-214. [DOI 10.1152/physrev.00008.2017]
- [9] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2013. NobelPrize.org. [NobelPrize.org]
- [10] Zhang K, Astigarraga I, Bryceson Y, et al. Familial Hemophagocytic Lymphohistiocytosis. GeneReviews®. 2006 [updated 2024 Jun 6]. [NBK1444]
- [11] Saitsu H, Kato M, Mizuguchi T, et al. De novo mutations in the gene encoding STXBP1 (MUNC18-1) cause early infantile epileptic encephalopathy. Nat Genet. 2008;40(6):782-788. [DOI 10.1038/ng.150]
- [12] Stamberger H, Nikanorova M, Willemsen MH, et al. STXBP1 encephalopathy. Neurology. 2016;86(10):954-962. [DOI 10.1212/WNL.0000000000002457]
