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貪食 どんしょく phagocytosis

貪食

貪食(どんしょく phagocytosis ファゴサイト―シス)とは、食細胞(ファゴサイト)と呼ばれる特定の生体細胞が他の細胞や粒子を摂取したり、飲み込んだりするプロセスをいいます。

貪食細胞は白血球の一種で、食作用を利用して病原体の中でも大きなもの(細菌)や異物、死にかけたり感染したりがんになった細胞などを取り込み、体を守る働きをします。ファゴサイトは病原体と結合してファゴソームに取り込まれ、酸性化してリソソームと融合して内容物を破壊すします。

ファゴソームphagosomeとは、貪食により食細胞に取り込まれた粒子の周りに形成される小胞のことで、微生物、がん細胞、またはアポトーシス過程の細胞の周囲に食細胞の細胞膜が融合することで形成されます。

ファゴゾームは自然免疫系の重要な構成要素です。貪食細胞には、単球マクロファージ、顆粒球、樹状細胞の3つの主要グループがあり、それぞれが体内で少しずつ異なる機能を持っています。

ヒトの貪食細胞の種類

ヒトの主な白血球の概要

貪食細胞は自然免疫系の重要な構成要素である。貪食細胞には大きく分けて、単球・マクロファージ、顆粒球、樹状細胞の3つのグループがあり、それぞれが体内で少しずつ異なる働きをしています。

上の画像は人の白血球の種類です。

単球 monocyte

単球は最も大きな食細胞で、血流中に存在する食細胞の一種です。体内を血流にのって循環していて、組織が感染したり炎症を起こしたりすると、血管から出て組織内にはいっていきます。

組織内では単球はマクロファージに分化し、正常組織では食細胞の主要な常在集団を形成しています。単球は食細胞であるが、ほとんどの感染症は組織内で発生するため、単球の分化能力が特に重要となります。特定のシグナルが存在すれば、単球が組織内で樹状細胞に分化することも可能です。

マクロファージ

単球からマクロファージ分化過程、単球細胞からの免疫食細胞マクロファージ形成

マクロファージは単球から派生し、アメーバ状の細胞としてあらゆる組織に存在します。マクロファージは、細胞の破片、微生物、その他の異物を貪食する最初の防御機構として重要な役割を果たしている。マクロファージは特に肺、肝臓、脾臓、リンパ節に存在し、気道、血液、リンパから細菌やその他の粒子を取り除く働きをしています。

また、T細胞に抗原を提示したり、炎症を誘発する因子(サイトカインなど)を分泌したり、他の細胞をリクルート(呼び寄せる、遊走させる)したりすることで、適応免疫反応の開始を助けています。

適応免疫応答とは獲得免疫とも呼ぶもので、これまでに侵入してきた履歴のある病原体を破壊するために機能する免疫応答のことです。

マクロファージは、中枢神経系にはミクログリア、肝臓にはクッパー細胞が存在するなど、その場所によって呼び名が異なる場合があります。

樹状細胞

樹状細胞

樹状細胞の主な機能は、自然免疫系と適応免疫系の間をつなぐことです。未熟な樹状細胞は、血流に乗って組織内を移動し、マクロピノサイトーシスmacropinocytosisによって見つけた病原体を継続的に採取しています。身体の中の移動する病原体ハンターって感じですね。

マクロピノサイトーシスまたは「飲食作用」は、エンドサイトーシスの一種で、可溶性分子、栄養分、抗原などの細胞外物質を非特異的に取り込むことである。初めて観察されたのは1931年と古く、マクロピノサイトーシスでは細胞表面の樹状細胞のフリルの一部が内向きに折り畳まれて基底膜と融合し、マクロピノソームと呼ばれる小胞構造を形成することが観察されました。マクロピノソームはコーティングされていない大きな小胞で、その大きさは直径が0.2~5マイクロメートルと大きく異なります。

貪食後、細胞は成熟し、リンパ節、脾臓、腸管関連リンパ組織などの末梢リンパ系器官に移動し、T細胞に抗原を提示します(抗原提示)。これにより、T細胞が活性化され、適応免疫反応が開始されます。

樹状細胞は、その表面に複数の細胞質の突起があることで見分けることができます。この突起が神経細胞の樹状突起に似ていることから、「樹状細胞」と呼ばれるようになりました。

顆粒球

顆粒球(好中球、好塩基球、好酸球)

顆粒球は、細胞質に緻密な顆粒を持つ食細胞の一群で、好中球、好酸球、好塩基球が含まれます。なかでも貪食作用を示すのが好中球です。

好中球 neutrophil

小型の食細胞は主に好中球で、循環する血液に乗って感染組織に到達するまで運ばれ、血管壁を通過してその組織に留まります。

好中球は、これらの細胞の中で最も貪食性の高い細胞です。最も多く存在する白血球であり、顆粒状の細胞質と小葉状の核(通常2~5小葉)で識別できます。骨髄に存在する骨髄性幹細胞から形成されます。

通常は血流中に存在するが、感染症の急性期には、感染部位に最初に到達する炎症細胞の一つがこの好中球です。好中球は、抗菌ペプチド酵素活性酸素などの有害物質を含んだ細胞質顆粒を持っており、細胞内の病原体を殺すことに特化しています。

好中球は短命な細胞であり、通常、貪食や顆粒の使用後に死滅します。死滅した好中球や死んだ好中球は、感染症で見られる膿の大部分を占めています。好中球はまた、サイトカインやその他の炎症性因子を放出することで、炎症を誘発したり、炎症性細胞を集めたりするのにも重要な働きをしています。

貪食のメカニズム

細胞摂取と除去プロセスの概要図としての貪食作用。敵、細菌、粒子のベクターイラストを除去する細胞免疫反応と解剖学的生物機構。

貪食細胞が粒子を取り込む速度は、粒子の大きさによって多少異なります。

バクテリアや微小な粒などの小さな粒子は、ほぼ瞬間的に取り込まれます。
バクテリアの塊や組織細胞などの大きな物体は、より長期的な反応を経て貪食されます。

飲み込まれた物体は、ファゴソームと呼ばれる膜で覆われた液胞の中に収められます。貪食細胞は、細胞内のリソソームと呼ばれる膜で囲まれた袋の中にある加水分解酵素を使って、摂取した粒子を消化する。貪食酵素は、消化が行われる液胞に分泌されます。粒子の小さな有機成分は、細胞が必要とする大きな分子を作るために利用されます。

ところで、貪食が行われる前には食細胞と粒子は互いに接着しなければならないのですが、その可能性は、粒子の表面の化学的性質に大きく依存します。

細菌の場合、食細胞が直接付着できない場合は、オプソニンと呼ばれる血液中のタンパク質成分(補体抗体など)が細菌の表面に膜を形成します(オプソニン化)。貪食細胞はそうして作られたオプソニンに付着し、貪食作用を発揮するのです。こうして内包された細菌たちの消化は普通より困難なものです。

細菌を認識する特異的な抗体がないと、オプソニン化が起こらず、細菌は食細胞をはじいてしまいます。細菌の表面が特殊な抗体でコーティングされるのは、その種の細菌の存在に対して体が免疫反応を起こした後や抗菌薬を投与した後であり、細菌の耐性化機構として非常に重要となっています。

この記事の著者:仲田洋美医師
医籍登録番号 第371210号
日本内科学会 総合内科専門医 第7900号
日本臨床腫瘍学会 がん薬物療法専門医 第1000001号
臨床遺伝専門医制度委員会認定 臨床遺伝専門医 第755号

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