川村クリニック千葉市 緑区 あすみが丘 土気駅前すぐ 内科・胃腸科 楽な鼻から胃カメラ(経鼻内視鏡検査)の川村クリニック
■院長の役に立つ話  〜人体の不思議、その1〜 一覧へ戻る
人体の免疫機構の素晴らしさについて、しばらくシリーズでお届けしたいと思う。その面白さは医学分野の中でも群を抜いている。その巧妙なメカニズムをぜひ皆さんと一緒に堪能したいと思う。B細胞が造る免疫グロブリンやT細胞表面に発現するレセプター分子が抗原特異的となりうる分子生物学的機構、あるいは個体を攻撃してくるウイルスなどの敵に対する即時的防御カスケードなどを詳細に観ていくと、その繊細かつ絶妙なメカニズムについつい魅了され没頭してしまう。以下の動画はその第1弾だ!

The skin is the body’s primary barrier against physical insults and microbial pathogens.

It represents a unique environment in which immune cells interact with skin cells to maintain tissue homeostasis and induce immune responses.

The skin is composed of epidermis, dermis, and a subcutaneous fatty region.

Commensal bacteria, fungi and viruses living on the skin have beneficial effects in the protection against pathogens and in wound healing.

The epidermis is composed of highly specialized epithelial cells known as keratinocytes.

They are continuously replenished from just one layer of basal keratinocytes which divide frequently.

Dead cells called corneocytes form the outer most layer and are largely responsible for the barrier function of the skin.

In the dermis, cells known as fibroblasts secrete elastin and collagen fibers that form a dense extracellular matrices.

Blood capillaries irrigate the dermis while lymph fluid is drained through lymphatic vessels to lymph nodes specialized immune structures in which immune cells are activated after pathogen encounter.

Diverse and functionally specialized immune cells populate the skin.

In the epidermis, a specialized subset of dendritic cells called langerhans cells sample antigen.

They project dendrites upwards toward the cornified epithelial layer and sample bacterial antigens such as toxins.

Langerhans cells appear to be both anti-inflammatory and activatory depending on contexts.

Dendritic cells in the dermis are highly efficient to capturing dead cells and presenting antigen such as viruses, other intracellular pathogens or skin associated self-antigen to T cells.

If dendritic cells are the immune sentinels, T cells are the immune effectors.

Healthy skin contains more than twice the number of T cells found in the blood.

Most of them are memory T cells that have previously encountered antigen and can be rapidly activated.

T cells in the epidermis are mostly CD8+ T cells, the subsets that become cytotoxic and kill target cells upon activation.

They’re long term residents in the epidermis, mostly disconnected from the circulation.

T cells in the dermis are mostly helper CD4+ T cells which have a more modulatory role in the immune response.

A variety of other immune cells such as natural killer cells, eosinophils and mast cells are present in the dermis and might be involved in a logic reactions in the skin.

Dendritic cells and keratinocytes sense tissue damage such as wounds or cuts or lesions that occur when latent herpes virus reactivates and they do that through evolutionarily conserved receptors that recognize pathogen-derived molecular patterns or host-derived molecules that are exposed by cell death such as DNA.

Keratinocytes produce antimicrobial peptides which can kill bacteria directly, inflammatory mediators such as interleukin one or IL-1 which activate dendritic cells and chemokines which recruits neutrophils, macrophages and T cells.

Activated dendritic cells migrate to the lymph nodes where they present antigens from the sight of infections to naive T cells, priming them to activate and differentiate into effective T cells.

Activated T cells returns to the skin and kill infected keratinocytes to control viral infection, also secrete signals that recruit additional immune affected cells.

Following viral clearance, memory CD8+ T cells persist in the epidermis to provide immunity for future encounters with the same virus.

Immune responses can become dysregulated and cause skin disorders such as psoriasis or atopic dermatitis.

Psoriasis is a lifelong inflammatory skin disease characterized by scaly reddish plaques, a combination of an environmental and genetic factors confer sustainability to the disease.

Physical injury or inflammation can trigger the formation of an acute lesion.

The antigenic trigger is unknown but current models propose that stressed keratinocytes might release self-DNA which in complex with an antimicrobial peptide activates dermal plasmacytoid dendritic cells to secrete high amounts of the antiviral mediator interferon.

Together with pro-inflammatory IL-1 alpha released by stressed keratinocytes interferon activates dermal dendritic cells to promote T cell differentiation.

The earliest recognizable change in the effective skin is the accumulation of T cells and dendritic cells around blood vessels in the dermis.

An overt legion occurs when CD8+ T cells, dendritic cells and neutrophils infiltrate the epidermis.

Specialized subsets of T cells secrete soluble mediators like interferon gamma and IL-17 which stimulates the proliferation of keratinocytes and this produces a marked thickening of the epidermis.

Signals from the proliferating keratinocytes acts as chemo-attractants for infiltrating neutrophils.

Crosstalk between immune cells, keratinocytes, and dermal cells thus contributes to tissue remodeling and amplification of dysregulated immune response.

Without treatment, acute psoriatic lesions become chronic lesions.

Genetic studies have identified psoriasis associated sustainability genes.

Some of them linking Th-17 cells, the subset of T cells that produce IL-17 to psoriasis pathogenesis.

Thus, immune cells in the skin exert important roles in maintaining the barrier function against pathogens but can also become activated by self-antigen or harmless antigen to cause autoimmunity or allergies.

◇ ◇

皮膚は、肉体の傷や病原性微生物に対抗するための第1防御バリアーだ。

この皮膚という最前線防壁は、免疫細胞が皮膚細胞と相互作用する独特な環境を提供し、皮膚組織の恒常性を維持し、免疫反応を誘導する。

皮膚は、表皮、真皮、皮下脂肪から成る。

皮膚に共存共栄している細菌、真菌、ウイルスなどは、病原体に対する防御効果や創傷治癒の促進効果を有している。

表皮は、ケラチノサイトと呼ばれる特殊な上皮細胞から成る。

この細胞は分裂速度の早い、一層から成る基底ケラチノサイト層から絶え間なく供給される。

角質細胞と呼ばれる死んだ細胞は、最も外側の層を形成し、皮膚の感染防御に大いに貢献している。

真皮では、繊維芽細胞と呼ばれる細胞が、密な細胞外マトリックスを形成するエラスチンやコラーゲンを分泌する。

毛細血管はリンパ流が開通している真皮を還流し、リンパ流はリンパ管を経て、病原体と遭遇した活性化免疫細胞が形成する特殊装置であるリンパ節へと向かって流れていく。

多様で機能上特殊な免疫細胞が皮膚に分布している。

表皮に見られるランゲルハンス細胞と呼ばれる特殊な樹状細胞サブセットが抗原を提示する。

これらの細胞は角化した表皮層に向けて樹状突起を突きだしており、毒素などの細菌性抗原を提示する。

ランゲルハンス細胞は、状況に応じて、抗炎症細胞にも活性化細胞にもなりうるようだ。

真皮内の樹状細胞は、非常に効率よく死んだ細胞を取り込んだり、ウイルスや他の細胞内病原体、あるいは皮膚に関連した自己抗原をTリンパ球に抗原情報を提示する。

樹状細胞が免疫前線部隊なら、Tリンパ球は免疫エフェクターだ。

健康な皮膚には血液中のTリンパ球の2倍もの数が存在する。

それらの多くはメモリーTリンパ球で、すでに抗原に感作されており、急速に活性化しうるリンパ球だ。

表皮のTリンパ球の多くはCD8+T細胞、すなわち活性化されると、細胞障害性すなわちキラーT細胞となるリンパ球だ。

このCD8+Tリンパ球は長期間表皮に留まり、循環血液中には見いだされない。

一方、真皮にいるTリンパ球の多くはCD4+T細胞であり、免疫反応において調節的機能を果たしている。

他の免疫細胞、例えばNK細胞、好酸球、肥満細胞などは真皮に存在し、皮膚の免疫学的連携反応に関与している。

樹状細胞やケラチノサイトは、擦り傷や切り傷、或いはヘルペスウイルスが再活性した際に起きる病変などの組織損傷に反応するが、これは病原特異的分子構造を認識する膜表面レセプターやDNAなど細胞死によって暴露された宿主誘導性分子を介して起きる。

ケラチノサイトは、直接細菌を殺す抗微生物ペプチドを産生したり、樹状細胞を活性化するインターロイキン-1(IL-1)、好中球、マクロファージ、T細胞を呼び込む化学物質を産生する。

活性化された樹状細胞はリンパ節へ移動し、感染部位から運んできた抗原をナイーブT細胞に提示、立ち代ってナイーブT細胞はエフェクターT細胞へと活性化・分化する。

活性化T細胞は皮膚に戻り、ウィルス感染を抑制するため、ウイルス感染を起こしたケラチノサイトを殺したり、他の免疫担当細胞を呼び込む化学物質を分泌する。

皮膚免疫反応が無制御状態になると、乾癬やアトピー性皮膚炎が引き起こされる。

乾癬は慢性炎症性皮膚病であり、落屑性紅斑を特徴とし、環境性および遺伝性要因の両者がこの病気を長期化せしめている。

怪我や炎症がこの疾患の急性期病変を形成することがある。

抗原誘導性の病因は知られていないが、ストレスを受けたケラチノサイトが自己DNAを放出し、これが抗微生物ペプチドと結合して、皮膚の形質細胞様樹状細胞を活性化し、次いで抗ウイルス仲介インターフェロンを分泌するというモデルが近年提唱されている。

ストレスを受けたケラチノサイトによって分泌される前炎症性IL-1αとともに、インターフェロンは皮膚樹状細胞を活性化し、T細胞の分化を促進する。

皮膚における炎症初期においては、表皮血管周囲へのT細胞と樹状細胞の集積が認められる。

CD8+細胞、樹状細胞、好中球が表皮に集まる時、皮膚病変が明らかとなる。

水溶性仲介物質が産生され、ケラチノサイトの増殖を刺激し、表皮が厚くなっていく。

増殖するケラチノサイトからのシグナルは好中球を集めるための化学誘引物質として働く。

免疫細胞、ケラチノサイト、そして表皮細胞の連携により、組織修復や障害された免疫反応の増幅が起きる。

治療しなくても、乾癬による急性皮膚病変は慢性化する。

遺伝学的研究によって、乾癬関連の炎症持続姓を保持するための遺伝子が同定されている。

それら遺伝子のいくつかは、乾癬の病態発生とIL-17産生性T細胞サブセット、すなわちTh-17細胞とリンクしているようである。

かくして、皮膚の免疫細胞は、病原体に対抗するバリアーを維持することに重要な役割を果たしているが、一方で自己免疫やアレルギーを引き起こす自己抗原や非有害性抗原によっても活性化される。