病原体が自然免疫系が提供する非特異的な防御メカニズムを通過すると、適応免疫系がそれを引き継ぎます。
適応免疫の構成要素を「特殊部隊」と考えてみましょう。
適応免疫反応の「特殊部隊」には2つの重要な仕事があります。
- 現在の感染を阻止する
- 免疫記憶を生成する
記憶細胞は、同じ病原体による将来の感染を阻止したり、その影響を軽減したりするために体を監視します。 2回目の感染があったとしても、1回目の感染よりも期間が短く、重症化しないのが一般的です。 ワクチンを使えば、初回の感染に伴うリスクを負うことなく、免疫学的記憶の利点を活用することができます。
Calling in the “special force”
適応免疫反応は、抗原提示細胞（APC）と呼ばれる細胞の活動によって引き起こされます。 APCとして機能するのは、樹状細胞、マクロファージ、B細胞の3種類の細胞です。 このうち、樹状細胞は最も一般的で強力なAPCである。
樹状細胞は骨髄で産生され、血液中を通って組織に移動し、病原体を監視します。 病原体に遭遇すると、それを貪食して粉々にし、他の免疫系コンポーネントへの「シグナル」として、粉々になったものを自分の表面に付着させます。 このようにして、樹状細胞は組織から最寄りのリンパ節に移動し、抗原と呼ばれるこれらの表面シグナルがT細胞を活性化するのに役立ちます。 樹状細胞は、ウイルス、細菌、真菌、寄生虫など、ほとんどの種類の病原体を処理し、提示することができます。
抗原提示が樹状細胞の主な機能であるのに対し、マクロファージやB細胞はAPCとしての機能を持っていますが、これは主な機能ではありません。 マクロファージは、自然免疫系の項で説明したように、主に病原体を破壊し、自然免疫反応を知らせ、炎症を引き起こします。 マクロファージがAPCとして機能するのは、典型的な自然免疫反応では死なないように進化した病原体を摂取して抗原を提示するためである。 B細胞は、適応免疫反応に不可欠な細胞であるが（後述の「戦いの準備」の項を参照）、毒素やタンパク質のような小さな抗原に対する反応を活性化するためにAPCとして機能することもある。 樹状細胞と同様に、APCとして機能するマクロファージとB細胞は、適応免疫反応を活性化するために排液リンパ節に移動しなければなりません。
戦闘の準備
排液リンパ節に抗原が提示されると、適応免疫反応が本格的に始まります。 警察の例では、抗原が提示されたことで、「全員参加型」の反応が起こります。 これらの反応は、主に細胞表面の小さなタンパク質と「マッチング」マーカーによって誘導されるという点で興味深い。 この小さなタンパク質はサイトカインと呼ばれ、サイトカインが細胞の表面に結合すると、細胞はそれに応じて行動します。 その行動は、成長、変化、繁殖、他の細胞との相互作用など、多岐にわたります。 現在、50種類以上のサイトカインが確認されている。 あるサイトカインが細胞表面に結合するためには、その細胞が受容体と呼ばれる「一致する」マーカーを持っていなければならない。 細胞の種類によって受容体が異なるため、特定のサイトカインの影響を受けやすくなったり、受けにくくなったりします。 また、サイトカインの中には、複数の作用を引き起こすものがあり、複数のサイトカインが同様の作用を引き起こすこともあります。 このような「重なり」が重要なのは、私たちの免疫系が複数の方法で感染症を回避できるようになっているからです。 また、生まれつき免疫不全の人が生き延びることができるのも、このような仕組みがあるからです。
サイトカインとAPCに加えて、適応免疫反応の働きの中心となるのが、T細胞とB細胞という2種類の主要な細胞です。 警察署長や巡査部長のように、状況に応じて適切な人数のスタッフが対応していると考えることができます。
- ヘルパーT細胞は、サイトカインシグナルを統括してB細胞を活性化したり、マクロファージなどの他の免疫細胞の効率を高めたりします。
- 細胞障害性T細胞は、ウイルスに感染した細胞を殺すという点で、ウイルス感染に重要な役割を果たします。
- 調節性T細胞は、免疫反応を調整します。
B細胞
いったん活性化されると、B細胞は繁殖を開始し、急速に数を増やします。 この例では、B細胞は犯罪現場に降りてきた警官の部隊です。 そして、警察官が持っている武器のように、B細胞もまた武装しています。 ほとんどのB細胞の唯一の目的は、大量の抗体を分泌することです。
B細胞から分泌される抗体は、適応免疫反応の重要な武器です。
B細胞が分泌する抗体は、適応免疫反応の重要な武器であり、攻撃してくる病原体に特異的に結合して中和することができます。 人には、免疫グロブリン（Ig）として知られる5つの異なるクラスの抗体が存在します。 IgG、IgM、IgA、IgE、IgDです。
- IgGは最も多く存在し、血液や組織に含まれています。 IgGには4つの異なるサブカテゴリーが存在しています。 典型的な成人は、病原体を監視するために、毎日70グラム（またはティースプーン17杯）以上のIgGを血流中に循環させています。 また、IgGは組織と組織の間の空間にも循環している。
- IgMも血液中に存在する。 IgMは、感染症の際に最も早く現れる抗体タイプの一つです。 これらの抗体は病原体に特異的であるが、感染時に後から現れるIgG抗体よりも効果が低い。 IgMは、5つのIgM分子が一緒に移動する5量体として現れるため、IgGのように血液から離れて組織に入ることはありません。 そのため、IgMはIgGのように血中から組織に入り込むことができず、IgGに比べて効果が低い。 これは、5人の市民が容疑者を犯行現場から逃がさないようにするのと、武器を持った1人の警察官を比較して考えてみてください。
- IgAは血液中に存在するが、その最も重要な役割は粘膜表面を保護することである。 このため、IgA抗体は、消化管や呼吸器に多く見られる傾向があります。 また、IgAは母乳にもよく含まれています。
- IgE抗体は、皮膚のすぐ下や血管に沿って存在しています。 このタイプの抗体は、寄生虫による感染症に最も効果的です。
- IgDはあまりよくわかっていませんが、呼吸器系の感染を防ぎ、「自己」抗原として知られる自分の細胞や組織を免疫系が攻撃するのを防ぐ役割を果たしていると考えられています。
抗体の働きについての短いビデオをご覧ください。
成功の後、未来への準備
感染症で活性化された細胞のほとんどは、感染中または感染後すぐに死滅します。 しかし、B細胞とT細胞の中には、いつまでも残るものがあります。 これは記憶細胞と呼ばれています。 これらの記憶細胞は、特定の抗原を認識します。 例えば、私たちの多くは記憶B細胞と記憶T細胞を持っていて、インフルエンザを監視しています。 インフルエンザとの最初の出会いが感染であっても、ワクチン接種によるものであっても、私たちの免疫系は活性化され、攻撃に反応するというプロセスを経ています。 この最初の反応を「一次免疫反応」と呼びます。 一次感染後に残った記憶細胞は、インフルエンザが再び現れるのを見張るガードマンの役割を果たします。
記憶細胞によって引き起こされる免疫反応を二次反応といいます。 警察の例では、記憶反応を経験豊富な警官と考えてください。 経験豊富な警察官は、何が起こっているかを予測し、より迅速に、自信を持って、効率的に対応することができます。 同じように、記憶細胞があれば、適応免疫系がより迅速に攻撃を開始することができます。 このような準備をすることで、対応に要する時間は数日短縮されます。 結果はいくつかの方法で実感できます。 ある人は症状が出ず、2回目の感染に気づかないこともあります。 症状が出ても、それほど深刻な症状ではない人がいる。
適応免疫系の働きについての短いビデオをご覧ください。