StudyMed医師国家試験

T細胞に「見せる」のは誰か―樹状細胞・マクロファージ・B細胞、3つの抗原提示細胞

第103回医師国家試験 G問題 第29問

国試問題にチャレンジ

第103回 G問題 第29問

抗原提示機能があるのはどれか。3つ選べ。

  1. a.B細胞
  2. b.好中球
  3. c.好酸球
  4. d.樹状細胞
  5. e.マクロファージ

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、獲得免疫のスタート地点である「抗原提示」を担う細胞を選ぶ問題だ。考えるうえで大事なのは、抗原提示とは何をすることなのか、そしてそのために細胞が何を備えている必要があるのか、という点だよ。
医学生医学生
免疫学の講義では、T細胞は抗原をそのままでは認識できないと習いました。
ドクタードクター
その通り。T細胞は、抗原が細胞内でペプチドに分解され、MHC分子、ヒトでいうHLAに載せて細胞表面に示されたときに、はじめてT細胞受容体で認識できる。この「MHCに抗原ペプチドを載せてT細胞に示す」働きが抗原提示だ。
医学生医学生
でもMHCクラスIはほぼすべての有核細胞にありますよね。そうすると、好中球も含めて全部が抗原提示細胞ということになりませんか。
ドクタードクター
鋭い疑問だね。確かにクラスIはほぼすべての有核細胞が発現していて、ウイルス抗原などの細胞内のタンパク質断片をCD8陽性T細胞に示している。ただ、一般に「抗原提示細胞」と呼ぶのは、MHCクラスIIを恒常的に発現し、さらにCD80/CD86などの共刺激分子を備えて、CD4陽性のヘルパーT細胞を活性化できる細胞のことなんだ。これをプロフェッショナル抗原提示細胞という。
医学生医学生
共刺激分子がそんなに大事なんですね。
ドクタードクター
T細胞の活性化には2つのシグナルが必要なんだ。第1シグナルがT細胞受容体によるMHCと抗原ペプチドの認識、第2シグナルがCD80/CD86とCD28の結合などの共刺激。第1シグナルだけだと、T細胞は活性化されずにアナジーという不応答状態に陥ることがある。両方を与えられる細胞が抗原提示細胞というわけだ。では代表的な3つは何だろう。
医学生医学生
樹状細胞、マクロファージ、B細胞です。CBTの勉強で語呂合わせで覚えました。
ドクタードクター
正解だ。まず樹状細胞は、木の枝のような突起をもつ最も強力な抗原提示細胞。皮膚の表皮にいるLangerhans細胞もその仲間だね。末梢組織で抗原を取り込むと成熟し、MHCクラスIIや共刺激分子の発現を高めながら所属リンパ節へ移動して、まだ抗原に出会っていないナイーブT細胞を初回活性化する。取り込んだ細胞外抗原をクラスIにも載せてCD8陽性T細胞に示す交差提示もできる。
医学生医学生
マクロファージは貪食のイメージが強いのですが、抗原提示もするんですね。
ドクタードクター
そう。血中の単球が組織に移って分化した細胞で、取り込んだ病原体を分解し、MHCクラスIIに載せてヘルパーT細胞に提示する。ただ提示能は樹状細胞より弱く、主にすでに活性化されたエフェクターT細胞に抗原を示す役割が大きい。提示を受けたTh1細胞がIFN-γを出すと、マクロファージはさらに活性化されて殺菌能が高まる。結核の肉芽腫形成がその典型だ。
医学生医学生
病理実習で見た結核の類上皮細胞肉芽腫も、マクロファージ由来でしたね。B細胞は抗体をつくる側なので、提示する側でもあるというのが少し意外です。
ドクタードクター
そこが面白いところなんだ。B細胞は表面の膜結合型免疫グロブリンで特定の抗原を結合して効率よく取り込み、分解したペプチドをMHCクラスIIでヘルパーT細胞に提示する。同じ抗原を認識したヘルパーT細胞から、CD40リガンドとCD40の結合やサイトカインで助けを受けると、B細胞は増殖して形質細胞に分化し、抗体を産生する。クラススイッチや親和性成熟もこの相互作用に依存しているんだ。
医学生医学生
つまりB細胞は、T細胞の助けをもらうために自分から抗原を見せている、ということですね。では好中球と好酸球が外れる理由は何でしょう。好中球も貪食はしますよね。
ドクタードクター
貪食できることと抗原提示細胞であることは別なんだ。好中球は感染部位に最も早く集まって細菌や真菌を貪食し、活性酸素や顆粒酵素で殺菌する自然免疫の主役だけれど、通常はMHCクラスIIを発現しない。好酸球は主要塩基性タンパクなどの傷害性タンパクを放出して寄生虫を攻撃したり、気管支喘息などのアレルギー性炎症に関わったりする細胞だ。どちらも自然免疫のエフェクター、つまり実行役であって、抗原提示細胞には含めない。特殊な条件下でクラスIIを発現しうるという報告はあるけれど、標準的な知識としてはそう整理しておこう。
医学生医学生
クラスIIと共刺激分子を備えてヘルパーT細胞を動かせるかどうかが分かれ目、ということですね。
ドクタードクター
その通り。発展として、2つの経路を整理しておこう。クラスI経路は細胞質のタンパクがプロテアソームで分解され、小胞体でクラスIに載ってCD8陽性T細胞に認識される。クラスII経路は細胞外から取り込んだタンパクがエンドソーム・リソソームで分解され、クラスIIに載ってCD4陽性T細胞に認識される。
医学生医学生
HLAは臨床だと移植の適合性検査でよく出てきますね。
ドクタードクター
そうだね。HLAの型は臓器移植や造血幹細胞移植の適合性判定に使われるし、強直性脊椎炎とHLA-B27、Behçet病とHLA-B51のように疾患感受性とも関連する。抗原提示の仕組みを理解しておくと、移植免疫や自己免疫疾患、さらには免疫チェックポイント阻害薬のような腫瘍免疫の話もぐっと理解しやすくなるよ。

まとめ

抗原提示とは、抗原をペプチドに分解してMHC分子に載せ、T細胞に示す働きです。MHCクラスIはほぼすべての有核細胞が発現しますが、一般に抗原提示細胞と呼ぶのは、MHCクラスIIとCD80/CD86などの共刺激分子を備えてCD4陽性ヘルパーT細胞を活性化できる樹状細胞・マクロファージ・B細胞の3つです。樹状細胞は最も強力でナイーブT細胞を初回活性化し、マクロファージはエフェクターT細胞との相互作用で殺菌能を高め、B細胞は抗原特異的に抗原を取り込んでT細胞の助けを受け抗体産生へ進みます。好中球や好酸球は貪食・殺菌や寄生虫傷害を担う自然免疫のエフェクターで、通常は抗原提示細胞に含めません。クラスI・II経路と2シグナルの考え方は、移植免疫や自己免疫疾患、腫瘍免疫の理解の土台になります。

解答・解説

正解はa, d, eです

獲得免疫の起点となる「抗原提示」を担う細胞を問う問題である。

抗原提示とは

T細胞は、抗原そのものを直接認識できない。抗原が細胞内で断片(ペプチド)に分解され、主要組織適合遺伝子複合体(MHC、ヒトではHLA)分子に載せて細胞表面に示されたとき、はじめてT細胞受容体でそれを認識できる。この「MHC分子に抗原ペプチドを載せてT細胞に示す」働きを抗原提示という。

MHCクラスⅠとクラスⅡ

・MHCクラスⅠ:ほぼすべての有核細胞が発現する。細胞内で作られたタンパク質(ウイルス抗原や腫瘍抗原など)の断片を提示し、CD8陽性T細胞(細胞傷害性T細胞)に認識される。感染細胞や腫瘍細胞を「排除すべき細胞」として示す仕組みである。 ・MHCクラスⅡ:限られた細胞のみが発現する。細胞外から取り込んだ抗原の断片を提示し、CD4陽性T細胞(ヘルパーT細胞)を活性化する。

プロフェッショナル抗原提示細胞

一般に「抗原提示細胞」と呼ぶのは、MHCクラスⅡ分子を恒常的に発現し、さらにCD80/CD86などの共刺激分子を備えて、ヘルパーT細胞を活性化できる細胞である。代表は樹状細胞、マクロファージ(単球由来)、B細胞の3つである。ヘルパーT細胞の活性化は、B細胞による抗体産生や細胞傷害性T細胞の誘導など、獲得免疫全体を動かす起点となる。 好中球・好酸球は、主に貪食や殺菌、寄生虫への傷害といった自然免疫のエフェクター(実行役)であり、抗原提示細胞には含めない。

選択肢考察

  1. ○a.  B細胞

    B細胞はMHCクラスⅡ分子を恒常的に発現する抗原提示細胞である。表面の抗原受容体(膜結合型免疫グロブリン)で特定の抗原を結合して効率よく取り込み、分解したペプチドをMHCクラスⅡに載せてヘルパーT細胞に提示する。同じ抗原を認識したヘルパーT細胞から、CD40リガンドとCD40の結合やサイトカインによる助けを受けると、B細胞は増殖し、形質細胞へ分化して抗体を産生する。クラススイッチや親和性成熟もこの相互作用に依存する。なおMHCクラスⅠも発現している。

  2. ×b.  好中球

    好中球は末梢血白血球の中で最も多い顆粒球で、感染部位に最も早く集まり、細菌や真菌を貪食して、活性酸素や顆粒内の酵素で殺菌する自然免疫の主役である。貪食能はあるが、通常はMHCクラスⅡ分子を発現せず、ヘルパーT細胞を活性化する抗原提示細胞には含まれないため誤り。

  3. ×c.  好酸球

    好酸球は、主要塩基性タンパク(MBP)などの顆粒内の傷害性タンパクを放出して寄生虫(特に蠕虫)を攻撃し、アレルギー性炎症(気管支喘息、アレルギー性鼻炎など)にも関与する顆粒球である。抗原提示細胞としては扱われないため誤り。

  4. ○d.  樹状細胞

    樹状細胞は、木の枝のような突起をもつ細胞で、最も強力な抗原提示細胞である。皮膚(表皮のLangerhans細胞など)、粘膜、リンパ節、脾臓、胸腺など全身に分布する。末梢組織で抗原を取り込むと成熟し、MHCクラスⅡと共刺激分子の発現を高めながら所属リンパ節へ移動して、まだ抗原に出会っていないナイーブT細胞を活性化する。ナイーブT細胞を効率よく初回活性化(プライミング)できるのは主に樹状細胞であり、この点で他の抗原提示細胞より優れる。さらに、取り込んだ細胞外抗原をMHCクラスⅠにも載せてCD8陽性T細胞に示す交差提示も行える。

  5. ○e.  マクロファージ

    マクロファージは、血中の単球が組織に移行して分化した細胞で、強い貪食能をもつ。取り込んだ病原体を分解し、そのペプチドをMHCクラスⅡに載せてヘルパーT細胞に提示する抗原提示細胞である。抗原提示能は樹状細胞より弱く、主にすでに活性化されたエフェクターT細胞に抗原を示す役割が大きい。提示を受けたTh1細胞がインターフェロンγ(IFN-γ)を産生すると、マクロファージはさらに活性化されて殺菌能が高まる(例:結核菌に対する肉芽腫形成)。肝臓のKupffer細胞、肺胞マクロファージ、脳のミクログリア、骨の破骨細胞などは組織ごとの同系統の細胞である。

MHCの2つの経路の整理

クラスⅠ経路:細胞内(細胞質)のタンパク→プロテアソームで分解→小胞体でMHCクラスⅠに結合→CD8陽性T細胞が認識→感染細胞・腫瘍細胞の傷害。 クラスⅡ経路:細胞外から取り込んだタンパク→エンドソーム・リソソームで分解→MHCクラスⅡに結合→CD4陽性T細胞が認識→サイトカイン産生によりB細胞・マクロファージ・細胞傷害性T細胞を助ける。

T細胞活性化に必要な2つのシグナル

第1シグナル:T細胞受容体がMHC+抗原ペプチドを認識する。 第2シグナル:抗原提示細胞のCD80/CD86とT細胞のCD28の結合などの共刺激。 第1シグナルだけでは、T細胞は活性化されず、不応答(アナジー)に陥ることがある。プロフェッショナル抗原提示細胞は、両方のシグナルを与えられる点が重要である。

3つの抗原提示細胞の比較

樹状細胞:抗原提示能が最も強い。ナイーブT細胞の初回活性化を担う。交差提示が可能。 マクロファージ:貪食・殺菌が主な仕事。活性化T細胞との相互作用で殺菌能を高める。 B細胞:抗原特異的に抗原を取り込む。ヘルパーT細胞の助けを受けて抗体産生へ進む。

臨床との関連

HLAの型は移植時の適合性判定に用いられ、また特定のHLA型が強直性脊椎炎(HLA-B27)やBehçet病(HLA-B51)などの疾患感受性と関連する。

POINT

・抗原提示細胞(プロフェッショナル)は樹状細胞・マクロファージ(単球)・B細胞の3つ。 ・これらはMHCクラスⅡと共刺激分子を発現し、CD4陽性ヘルパーT細胞を活性化する。 ・最も強力なのは樹状細胞で、ナイーブT細胞を初回活性化できる。 ・MHCクラスⅠはほぼすべての有核細胞にあり、CD8陽性T細胞に内因性抗原を示す。 ・好中球・好酸球は自然免疫のエフェクターで、抗原提示細胞には含めない。

※問題・正答は厚生労働省の公開資料をもとに掲載しています。