StudyMed医師国家試験

分葉核が語る自然免疫の最前線―好中球は「駆けつけて、食べる」細胞

第108回医師国家試験 G問題 第36問

国試問題にチャレンジ

第108回 G問題 第36問

末梢血塗抹May-Giemsa染色標本を別に示す。  矢印で示す血球で正しいのはどれか。2つ選べ。

第108回 G問題 第36問の問題画像
  1. a.抗体を産生する。
  2. b.貪食能を有する。
  3. c.遊走能を有する。
  4. d.細胞性免疫に関与する。
  5. e.ウイルス感染細胞を傷害する。

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は末梢血塗抹標本の血球を見分けて、その細胞の働きを答える問題だ。まず形から細胞を同定し、次に自然免疫と獲得免疫のどちらの担い手かを考える、という2段階で進めよう。矢印の細胞はどう見えるかな。
医学生医学生
赤血球の2倍くらいの大きさで、核がいくつかに分かれていてくびれでつながっています。細胞質は淡いピンク色です。
ドクタードクター
よく観察できているね。May-Giemsa染色で核が3〜5個に分葉し、細胞質に目立つ大型顆粒がない。これは成熟した分葉核好中球の典型像だ。ほかの白血球との違いも確認しておこう。
医学生医学生
好酸球も分葉していましたよね。組織学実習で血液像をスケッチしたとき、区別に苦労しました。
ドクタードクター
好酸球は核が2分葉のことが多く、細胞質が橙赤色の粗大な顆粒で埋まっているのが特徴だ。好塩基球は暗紫色の粗大顆粒が核に重なるほど詰まっている。リンパ球は赤血球よりやや大きい程度で、丸い濃い核が細胞のほとんどを占める。単球は一番大きくて、腎形や馬蹄形の核と灰青色の細胞質をもつ。これらと比べると、今回の細胞は好中球と判断できるね。
医学生医学生
好中球なら、細菌を食べる細胞なので貪食能は正しいと思います。
ドクタードクター
その通り。好中球は代表的な食細胞で、細菌や真菌を取り込んでファゴソームを作り、顆粒の内容物が放出されてファゴリソソームになる。そこでNADPHオキシダーゼによる活性酸素の産生、いわゆる呼吸バーストや、ミエロペルオキシダーゼによる次亜塩素酸の生成で殺菌するんだ。
医学生医学生
もう一つは遊走能ですね。炎症の場所に集まってくるイメージがあります。
ドクタードクター
そう、これも正解だ。好中球は細菌由来のペプチド、補体のC5a、IL-8などの走化因子の濃度勾配を感知して移動する。血管内皮の上をローリングし、接着分子で強く接着してから、内皮細胞の隙間をすり抜けて血管外に出て感染巣に向かう。炎症局所に最初に到着する細胞なんだ。「駆けつけて、食べる」の二つが好中球の本質だと覚えておこう。
医学生医学生
抗体を産生する、というのは好中球ではないですよね。でも好中球も抗体と関係があったような気がして少し迷いました。
ドクタードクター
鋭いね。抗体を作るのはB細胞と、そこから分化した形質細胞だ。好中球は表面にFc受容体を持っていて、抗体が結合した微生物、つまりオプソニン化された微生物を効率よく貪食する。抗体を「利用する」けれど「作る」わけではない、という区別が大切だよ。
医学生医学生
細胞性免疫に関与する、はT細胞の話でしょうか。免疫学の講義で、液性免疫と細胞性免疫を対比して習いました。
ドクタードクター
その理解でいい。細胞性免疫はヘルパーT細胞や細胞傷害性T細胞が主体となる獲得免疫で、ツベルクリン反応のような遅延型アレルギーもT細胞による反応だ。好中球は自然免疫の細胞だから、細胞性免疫の担い手ではない。
医学生医学生
ウイルス感染細胞を傷害する、は細胞傷害性T細胞とNK細胞ですね。
ドクタードクター
正解。細胞傷害性T細胞はMHCクラスIに提示されたウイルス抗原を認識し、NK細胞はMHCクラスIの発現が下がった細胞を攻撃する。どちらもパーフォリンやグランザイムで標的細胞をアポトーシスに導く。好中球が主に相手にするのは細菌や真菌で、ウイルス感染細胞の排除の主役ではないんだ。
医学生医学生
形で細胞を決めて、その細胞が自然免疫か獲得免疫かで機能を仕分ける、という流れですね。
ドクタードクター
そういうこと。臨床的な話も少ししておこう。細菌感染では好中球が増え、未熟な桿状核球の割合が高くなる。これを核の左方移動と呼ぶ。血液内科や感染症の現場では、白血球数だけでなく分画を見る習慣が大事だよ。
医学生医学生
小児科の実習で、感染を繰り返す子どもの原因として好中球の機能異常を調べることがあると聞きました。
ドクタードクター
いい話題だね。慢性肉芽腫症はNADPHオキシダーゼの欠損で活性酸素を作れず、貪食はできても殺菌できないため、黄色ブドウ球菌のようなカタラーゼ陽性菌やアスペルギルスの感染を繰り返す。白血球接着不全症はCD18などの接着分子の異常で血管外に遊走できず、末梢血の好中球は多いのに感染巣に膿ができにくい。Chédiak-Higashi症候群は巨大顆粒を特徴とし、遊走能や殺菌能が低下して部分白皮症を伴う。今回の「貪食」と「遊走」のどこが障害されるかで整理すると覚えやすいよ。

まとめ

末梢血塗抹May-Giemsa染色で、赤血球の約2倍の大きさをもち、核が3〜5個に分葉して細胞質が淡染性の細胞は分葉核好中球です。好中球は自然免疫の中心を担う食細胞で、C5aやIL-8などの走化因子に向かって血管外へ移動する遊走能と、細菌・真菌を取り込んで活性酸素やミエロペルオキシダーゼで殺菌する貪食能が二大機能です。抗体産生はB細胞・形質細胞、細胞性免疫はT細胞、ウイルス感染細胞の傷害は細胞傷害性T細胞とNK細胞の役割であり、好中球の機能ではありません。慢性肉芽腫症や白血球接着不全症などの好中球機能異常症も、殺菌と遊走のどこが障害されるかで理解できます。血球の形態と機能を結びつけて整理することは、血液像の判読や易感染性患者の評価に直結する基礎力となります。

解答・解説

正解はb, cです

標本の読み取り

末梢血塗抹標本をMay-Giemsa染色(メイ・ギムザ染色:血液像の観察に用いる標準的な普通染色)したものである。矢印の細胞は赤血球の約2倍(直径およそ12〜15μm)の大きさで、核が細いくびれでつながった3〜5個の分葉を示し、細胞質は淡いピンク〜薄紫色で、目立った大型の顆粒を持たない。これは成熟した好中球(分葉核好中球)の典型像である。

鑑別の視点

同じ顆粒球でも、好酸球は橙赤色の粗大な顆粒が細胞質を埋め、核は2分葉のことが多い。好塩基球は暗紫色の粗大顆粒が核に重なるほど充満している。リンパ球は赤血球よりやや大きい程度で、円形の濃い核が細胞の大部分を占め、細胞質はわずかである。単球は最も大きく、腎形〜馬蹄形の核と灰青色の細胞質をもつ。これらとの比較から、矢印の細胞は好中球と判断できる。

設問の考え方

好中球は自然免疫(生まれつき備わった非特異的な防御機構)の中心を担う食細胞である。感染局所から出される走化因子に向かって血管外へ移動する「遊走」と、細菌などを取り込んで殺菌する「貪食」が二大機能である。一方、抗体産生・細胞性免疫・ウイルス感染細胞の傷害は、主にリンパ球系(B細胞、T細胞、NK細胞)が担う獲得免疫あるいはリンパ球系の機能であり、好中球の役割ではない。

選択肢考察

  1. ×a.  抗体を産生する。

    抗体(免疫グロブリン)を産生するのはB細胞と、B細胞が抗原刺激を受けて最終分化した形質細胞である。好中球には抗体産生能はない。なお好中球は表面にFc受容体をもち、抗体が結合した微生物(オプソニン化された微生物)を効率よく貪食するという形で抗体を「利用」するが、自ら作るわけではない。

  2. ○b.  貪食能を有する。

    好中球は代表的な食細胞であり、細菌や真菌を細胞膜で包み込んで取り込み(貪食)、ファゴソームを形成する。そこへ顆粒内容物が放出されてファゴリソソームとなり、ミエロペルオキシダーゼ(MPO)による次亜塩素酸の生成や、NADPHオキシダーゼによる活性酸素の産生(呼吸バースト)、リゾチームなどの酵素によって殺菌する。貪食能をもつ細胞には、好中球のほか単球・マクロファージ、樹状細胞などがある。

  3. ○c.  遊走能を有する。

    好中球は細菌由来のペプチド(fMLPなど)、補体成分C5a、インターロイキン8(IL-8)などの走化因子を感知し、その濃度勾配に沿って移動する(走化性)。血管内皮上でのローリング、接着分子を介した強固な接着を経て、内皮細胞の間隙をすり抜けて血管外へ出て、感染巣に集まる。好中球は炎症局所に最初に到達する細胞であり、この遊走能は貪食と並ぶ本質的な機能である。

  4. ×d.  細胞性免疫に関与する。

    細胞性免疫とは、抗体ではなく細胞そのものが主体となる獲得免疫で、ヘルパーT細胞(CD4陽性)や細胞傷害性T細胞(CD8陽性)などのT細胞が中心を担う。ツベルクリン反応などのIV型(遅延型)アレルギーもT細胞による反応である。好中球は自然免疫の細胞であり、細胞性免疫の担い手ではない。

  5. ×e.  ウイルス感染細胞を傷害する。

    ウイルス感染細胞を認識して傷害するのは、主に細胞傷害性T細胞(CTL:MHCクラスIに提示されたウイルス抗原を認識する)とナチュラルキラー(NK)細胞(MHCクラスIの発現が低下した細胞を攻撃する)である。これらはパーフォリンやグランザイムを放出して標的細胞をアポトーシスに導く。好中球は主に細菌・真菌の貪食殺菌を担い、ウイルス感染細胞の排除の主役ではない。

白血球の種類と主な機能

・好中球:白血球の約40〜70%を占める最多の白血球。細菌・真菌に対する初期防御を担い、遊走・貪食・殺菌を行う。細菌感染で増加し、未熟な桿状核球が増える状態を「核の左方移動」という。 ・好酸球:寄生虫感染やI型アレルギー(気管支喘息、アトピー性皮膚炎など)で増加する。顆粒に含まれる主要塩基性蛋白(MBP)などが寄生虫を傷害する。 ・好塩基球:表面の高親和性IgE受容体にIgEが結合し、抗原で架橋されると脱顆粒してヒスタミンなどを放出し、即時型アレルギーを起こす。組織に存在する肥満細胞と性質が似る。 ・単球/マクロファージ:単球は血管外に出てマクロファージへ分化する。貪食に加え、抗原をT細胞に提示し、サイトカインを産生する。 ・リンパ球:B細胞(抗体産生=液性免疫)、T細胞(細胞性免疫、B細胞の補助)、NK細胞(ウイルス感染細胞・腫瘍細胞の傷害)に分かれる。

好中球機能異常症の例

・慢性肉芽腫症:NADPHオキシダーゼの欠損により活性酸素を作れず、貪食はできても殺菌できない。カタラーゼ陽性菌(黄色ブドウ球菌など)や真菌(アスペルギルス)の感染を反復する。 ・白血球接着不全症:接着分子(CD18など)の異常により好中球が血管外へ遊走できず、末梢血好中球は増加するが感染巣に膿が形成されにくい。 ・Chédiak-Higashi症候群:巨大顆粒を特徴とし、遊走能・殺菌能の低下と部分白皮症をきたす。

POINT

・分葉した核と淡染性の細胞質をもつ白血球=好中球。 ・好中球の二大機能は「遊走(走化性)」と「貪食・殺菌」で、自然免疫の担い手である。 ・抗体産生=B細胞・形質細胞、細胞性免疫=T細胞、ウイルス感染細胞の傷害=細胞傷害性T細胞・NK細胞と整理しておく。

※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。