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■院長の役に立つ話  〜人体の不思議、その3〜 一覧へ戻る
我々は、主に、皮膚、消化器、そして呼吸器の3つのルートを介して外界と接している。インフルエンザウイルスなどの病原微生物を吸いこんでしまったら、我々の体はどのようにしてそれらを排除するのだろうか。前回、役者や舞台背景はそれほど多くはないと書いた。しかし、詳細に観察すると、いずれの臓器においても数多くの免疫細胞やサイトカイン(ショートサーキットホルモン)が関与している。いまだ詳細は不明で、未知の領域を相当含んでいるようだ。今回は呼吸器免疫についてだが、この分野も大変面白い生体防御機構を含んでいる。小生もかつて肺胞マクロファージの機能に関する研究に携わったことがある。

The lungs are a way a body draws in vital oxygen and exchanges it for carbon dioxide.

But every breath we take is a company by potentially harmful microbes as well as particular switch can damage delicate lung tissue.

To counter these threats, the lungs are in rich to immune cells that repulse invaders and repair injury.

But this potent arsenal comes as a heavy cost.

Over reactions or inappropriate responses result in diseases such as asthma.

The lungs are spongy organs composed of increasingly finer tubules.

First comes the trachea and the bronchi.

These are then divided into the bronchioles which are wrapped in a muscular sheath.

At the end of the bronchioles, a microscopic air filled sacs called alveoli.

In the case of asthma, most of the harmful immunological events occur within the bronchi and bronchioles.

The bronchial wall is made up of an epithelium covered in tiny hair like structures called cilia, interstitium and muscle cells.

Goblet cells scatter along the epithelium, discharge a thin layer of mucus into the bronchial lumen.

The mucus is continually swept back up through the lungs by the action of the cilia.

This system is known as the mucus escalator and is important for removing inhaled particles trapped within the mucus.

Embedded throughout the bronchial wall are immune cells such as dendritic cells which sample antigens from the lumen, mast cells which are packed with granules, tiny packages rich in histamine, and innate lymphoid cells or ILCs.

Individuals with asthma need to have been previously sensitized to a specific environmental antigen.

The most common is found in the feces of house dust mites.

But symptoms can also be worsen by respiratory virus infections, smoke or pollutants.

When inhaled antigens contact the epithelium, they trigger the release of 2 chemicals, IL-25 and TSLP which stimulate nearby dendritic cells and innate lymphoid cells, those ILCs.

The dendritic cells leave the epithelium for the lymph nodes where they activate T cells and initiate an adaptive immune response.

Antigen can also pass through the epithelium especially in conjunction with damaging particles such as those found within tobacco smoke or diesel fumes.

Some of this antigen can reach the mast cells, housed and smooth muscle tissue.

The mast cells of asthmatic individuals are unusual.

They have more of an immune molecule called IgE stuck to their surface.

The attached IgE then binds the relevant antigen, in this case from house dust mites in a highly specific manner.

When an antigen gets bound to 2 IgE molecules, it signals the mast cell to degranulate and spill out the contents of the granules.

The granules inerts then exert their effects on surrounding cells in tissues.

In asthma, the granule contents cause smooth muscle contraction and mucosal edema leading to narrowing of the bronchioles.

Many anti-allergy drugs target this key process of degranulation.

Back to those T cells and the lymph nodes, once activated, T cells enter the interstitium and team up with ILCs to escalate the asthmatic response.

They secrete chemical signals that recruit other immune cells, most critical of these being eosinophils.

These cells play central roles in almost all allergic diseases.

Eosinophils squeeze through the epithelium into the lumen and begin releasing their own inflammatory signals including IL-5, IL-13 and platelet activating factor.

Together, these act on goblet cells causing them to ramp up production of mucus in a process known as goblet hyperplasia.

By now the victim is in the midst of an asthma attack.

As the attack proceeds, more and more eosinophils are recruited into the lumen and a mucus layer progressively thickens.

The collective effects have smooth muscle contraction and mucus overproduction restrict air flow and result in the classic symptoms of asthma including difficulty breathing, coughing and wheezing.

Multiple attacks can overtime lead to fibrosis and permanent injury of the lung.

肺はきれいな酸素を取り込む通路であり、酸素と二酸化炭素を交換する臓器だ。

呼吸するごとに有害微生物との接触リスクを伴い、特殊な状況下で肺組織に損傷が及ぶことがある。

このような脅威に対抗するため、肺は侵入者を撃退したり、損傷を修復する免疫細胞が豊富に含まれている。

しかし、この有能な兵器工場によって、大きな負担が強いられることになる。

過剰反応あるいは不適切な反応が喘息などの病気へと進展する。

肺は、次第に分岐していく管から成るスポンジ状の臓器だ。

気管および気管支から始まる。

枝分かれして、筋性鞘で包まれた細気管支となる。

細気管支末端に、肺胞と呼ばれる空気で満ちた嚢がある。

喘息の場合、害となる免疫学的イベントの殆どは、気管支と細気管支のレベルで起きる。

気管支壁は、繊毛と呼ばれる髪状構造によって覆われる上皮、間質、筋細胞から成る。

杯細胞が上皮に散在し、気管支内腔に薄い粘液層を形成する。

粘液は繊毛の活動により、肺全体を掃き出す役割を果たしている。

このシステムは粘液エスカレータとして知られ、吸い込まれて粘液に捕捉された粒子を取り除くのに重要だ。

気管支壁には、気管支腔から迷入してきた抗原のサンプリングをする樹状細胞、ヒスタミンの豊富な顆粒を持っている肥満細胞、組織内リンパ球様細胞(ILC)などの免疫細胞が存在する。

喘息患者の場合、特異的環境抗原にあらかじめ感作されているという経過が必要だ。

最も一般的な原因は、ハウスダストの中のダニの糞だ。

症状は呼吸器系のウイルス感染症や喫煙、大気汚染によって増悪化する。

吸入された抗原が気管支上皮と接触すると、樹状細胞やILCを刺激する2つの化学物質、IL(インターロイキン)-25とTSLPが放出される。

樹状細胞は上皮からリンパ節に移動して、そこのT細胞を活性化し、順応性免疫反応を発動する。

抗原は、タバコやディーゼル排ガスの中の有害粒子と結合して、上皮を通過してくることがある。

ついには、この抗原は肥満細胞、平滑筋組織に達する。

喘息患者の肥満細胞は正常の状態ではない。

細胞表面に付着しているIgEと呼ばれる免疫分子が、正常よりもより多く発現している。

細胞表面IgE分子は、ハウスダスト中のダニ特異的抗原と等価的に結合する。

抗原がIgE2分子と結合すると、、肥満細胞は脱顆粒し、顆粒内容を放出する。

顆粒は最初は不活性であるが、その後組織中の細胞に対して作用する。

喘息患者において、その顆粒は平滑筋を収縮させ、粘膜に浮腫を起こし、細気管支狭窄を招来する。

多くの抗アレルギー剤は、この脱顆粒の過程に作用する。

T細胞が活性化されると、リンパ節から間質へと入り、ILCと協力しつつ、喘息症状を増悪化する。

T細胞は化学伝達物質を分泌することにより、喘息反応に重要な役割と担う好酸球などの他の免疫細胞を集める。

これらの細胞は他の多くのアレルギー疾患にも重要な役割を果たしている。

好酸球は上皮を貫通し、管腔へと迷入し、そこでIL-5、IL-13、血小板活性化因子などの炎症性伝達分子を放出する。

これにより、今度は杯細胞が刺激され、肺細胞過形成と呼ばれる過程によって、粘液が過剰に産生される。

これが喘息発作のプロレスだ。

発作が続くと、さらに多くの好酸球が管腔に動員され、粘液層が異常に厚くなっていく。

平滑筋の収縮、粘液産生過剰、気道内気流の制限が生じ、呼吸困難感、咳、喘鳴といった典型的な喘息症状が引き起こされる。

発作がくり返されると、経過とともに肺の線維化や不可逆的な肺損傷が誘導される。