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トップページ>健康お役立ち記事>免疫>免疫記憶の仕組みをやさしく解説!ワクチン接種に効果があるのは何故?

免疫記憶の仕組みをやさしく解説!ワクチン接種に効果があるのは何故?

病気によっては、一度罹患すると二度と罹患しないことがあります。
再感染が起こらないのは、免疫記憶と呼ばれる仕組みが働くためです。

免疫記憶とは、一体どのような仕組みなのでしょうか。
本記事では、免疫記憶について、以下の点を中心にご紹介します。

  • 免疫記憶とは
  • 免疫記憶の際に活躍する細胞
  • 免疫記憶を作る方法

免疫記憶について理解するためにもご参考いただけますと幸いです。
ぜひ最後までお読みください。

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免疫とは

免疫とは病気から身体を守る仕組みです。
具体的には、細菌・ウイルスなどの異物が体内に侵入するのを防ぐ仕組みを指します。

あるいは、体内に侵入した異物を排除するのも免疫の役割です。
まずは、免疫の基本的な情報をご紹介します。

免疫が働く仕組み

免疫は体内に細菌などの異物が侵入すると働き始めます。
細菌などの異物は、抗原と呼ばれています。

免疫機能を担っているのは免疫細胞と呼ばれる各種の細胞たちです。
抗原が体内に侵入すると、体内の免疫細胞は抗原のもとに集まります。

免疫細胞は、抗原を攻撃したり、食べたりすることでやっつけます。
免疫細胞の中には、抗原の情報を分析して、他の免疫細胞に知らせる役割のものもいます。

自然免疫と獲得免疫

免疫機能は「自然免疫」と「獲得免疫」の2段階に分かれています。
抗原が体内に侵入した際、真っ先に働くのは自然免疫です。

自然免疫の中心となるのはマクロファージ・好中球などの貪食細胞NK細胞です。
貪食細胞とは、抗原を食べる作用のある細胞です。

対してNK細胞は、抗原を攻撃して破壊する細胞です。
ナチュラルキラー細胞とも呼ばれており、特にがん細胞の駆除に重要な役割を果たします。

抗原が強力な場合は、自然免疫だけでは対抗できないことがあります。
自然免疫だけで抗原を排除できない場合、第2段階として獲得免疫が働きます。

獲得免疫ではT細胞やB細胞などが中心となって抗原と戦います。
獲得免疫に抗原の情報を渡すのは自然免疫のマクロファージの役割です。

免疫記憶とは

免疫記憶は、同じ異物が再度侵入した際、前回よりも早く免疫機能が稼働する仕組みです。
より簡単にいえば、免疫記憶とは、抗原の情報や戦い方の記録です。

免疫記憶がある抗原に対しては、免疫細胞は戦いの備えができています。
そのため、いざ抗原が侵入してきた際にもスピーディに対応できるというわけです。

なお、免疫記憶があるのは獲得免疫です。
自然免疫には免疫記憶はないと考えられてきました。

しかし近年の研究では、自然免疫にも免疫記憶がある可能性が指摘されています。

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免疫記憶に関わる細胞

獲得免疫の免疫記憶にはさまざまな免疫細胞が関わっています。
代表的な細胞についてご紹介します。

B細胞とは骨髄で成熟する免疫細胞

B細胞は獲得免疫の中心的な存在です。
B細胞は骨髄の中である程度成長したのち、血液中に放出されます。

B細胞は体内に侵入した抗原の危険性を判断する役割を担います。
他の細胞と大きく異なるのは、抗体を産生する点です。

抗体とは、抗原の毒素を中和したり、他の免疫細胞の働きを活性化させたりする物質です。
B細胞には、メモリーB細胞ナイーブB細胞の2種類があります。

それぞれの特徴・役割などをご紹介します。

メモリーB細胞

メモリーB細胞とは、抗原の情報を記憶する細胞です。
メモリーB細胞の主な役割は、同じ抗原が再度体内に侵入した際、素早く抗体を作り出すことです。

ナイーブB細胞

ナイーブB細胞とは、一度も抗原と出会ったことのないB細胞です。
ちなみにB細胞は、一度抗原と出会うと、必ずメモリーB細胞や形質細胞などに分化します。

つまりナイーブB細胞は、まだ戦いを経験したことのない「新兵」のようなものです。
ナイーブB細胞がなんらかの抗原と出会うと、他のB細胞と同じように、メモリーB細胞などに生まれ変わります。

形質細胞

形質細胞はB細胞が生まれ変わった細胞です。
形質細胞の主な役割は、抗体を生み出すことです。

形質細胞に変化するのは、ナイーブB細胞やメモリーB細胞です。
メモリーB細胞が形質細胞になるタイミングは、過去に侵入してきた抗原が再び体内に入ってきたときです。

メモリーB細胞から分化した形質細胞は、新しい形質細胞よりも早く抗原に対抗できます。
具体的には、スピーディに抗体を産生することで抗原との戦いをサポートします。

T細胞とは胸腺で成熟する免疫細胞

T細胞は、B細胞と並んで獲得免疫を代表する免疫細胞です。
T細胞は胸腺で成長したのち、血液中に放出されます。

T細胞の特徴は、抗原を直接攻撃することです。
なお、T細胞からは抗体は産生されません。

T細胞にはさまざまな種類があり、それぞれ役割が異なります。
代表的なT細胞をご紹介します。

メモリーT細胞

メモリーT細胞は、T細胞の中でも抗原の情報を記録する係です。
同じ抗原が再度侵入してきた場合は、細胞傷害性T細胞などに変化して真っ先に攻撃を仕掛けにいきます。

メモリーT細胞は細胞傷害性細胞から生まれることもあります。
細胞傷害性T細胞が分化したものは、記憶キラーT細胞などと呼ばれることもあります。

ナイーブT細胞

ナイーブT細胞は、抗原と一度も出会ったことのないT細胞です。
ナイーブT細胞の状態では、特になんの役割もありません。

ナイーブT細胞がなんらかの抗原に出会うと、メモリーT細胞や細胞傷害性T細胞に分化します。

細胞障害性T細胞

細胞傷害性T細胞は、抗原に直接攻撃を仕掛けにいく細胞です。
T細胞の中でも主力の戦闘部隊のような位置づけで、かつてはキラーT細胞と呼ばれていました。

細胞傷害性T細胞は、がん細胞の攻撃・排除にも重要な役割を果たします。
抗原と戦ったものの多くは死滅しますが、一部はメモリーT細胞に分化して生き残る場合もあります。

ヘルパーT細胞

ヘルパーT細胞は獲得免疫の司令塔です。
主な役割は、自然免疫のマクロファージから受け取った情報をもとに、B細胞と共に異物の危険性を判断することです。

免疫細胞に戦いの指示を出すのもヘルパーT細胞の重要な役割です。
ヘルパーT細胞の一部は、メモリーT細胞に生まれ変わります。

ヘルパーT細胞から生まれたメモリーT細胞は、抗原が再度体内に侵入した際に、ヘルパーT細胞に戻ります。

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免疫記憶が成立するメカニズム

免疫記憶が成立するメカニズムについてご紹介します。
ぜひ参考にしてください。

免疫記憶があれば素早く応答できる

免疫記憶があると、同じ抗原が再度体内に侵入した際にスピーディに対応できます。
理由は、過去の経験を活かせるからです。

免疫記憶の中心となるのは、過去に同じ抗原との戦いを経験したメモリーT細胞メモリーB細胞です。

メモリー細胞は抗原の弱点や戦い方を熟知しています。
そのため、抗原が侵入してきた際も効率よく対応できるというわけです。

免疫記憶による二次応答ではより多く抗体を産生できる

免疫記憶を利用したものにワクチン接種があります。
ワクチンとは、ウイルスなどを弱毒化したものを人工的に体内に侵入させる方法です。

ワクチン接種をすると、免疫記憶によって素早く二次応答が起きるため、抗体が効率的に産生できます。

ここからは、免疫記憶で抗体が産生される仕組みを具体的にご紹介します。

侵入した病原体に対して自然免疫が働く

最初に抗原が侵入した際には、免疫の「一次応答」が起こります。
一次応答では、まず自然免疫が働きます。

抗原が強大な場合は、自然免疫では対処できないこともあります。
自然免疫で対処できない場合は、一次応答の次の段階として獲得免疫が働き始めます。

獲得免疫でB細胞とT細胞が働く

一次応答の第2段階では、B細胞やT細胞などが中心となって獲得免疫が稼働します。
B細胞は抗体を増やすことで抗原に対抗します。

一方、T細胞は免疫細胞に指令を出したり、直接抗原に攻撃を加えたりします。
抗原を排除できれば獲得免疫の働きは終わり、同時に一次応答も終了します。

一部のB細胞とT細胞がメモリー細胞になる

獲得免疫のうち、多くのB細胞やT細胞は死滅していきます。
しかし一部の細胞は、メモリー細胞としてリンパ内などで生存し続けます。

メモリー細胞は抗原の情報や戦い方の記録を残すことで、再度の戦いに備えます。

二度目の感染が起こるとメモリー細胞が活性化する

過去に感染したウイルスに再度感染することがあります。
同じウイルスに再び感染すると、「二次応答」が起こります。

二次応答が起こると、リンパ内で生き残っていたメモリー細胞が活性化します。
たとえばメモリーT細胞は、ヘルパーT細胞や細胞傷害性細胞に分化して抗原と戦います。

メモリーB細胞は、形質細胞に分化して、抗体をたくさん生成します。

素早い免疫応答が可能になる

二次応答では、敵の情報があらかじめ把握できているため、一次応答よりも獲得免疫が素早く稼働できます。

つまり抗体が素早く作られるため、抗原との戦いが有利に進めやすくなるというわけです。
二次応答を利用する方法に、ワクチン接種があります。

ワクチン接種は、弱毒化したウイルスを投与して、予め一次応答を起こしておく方法です。
一次応答を経験していると、病原菌が体内に侵入したときに素早く二次応答が起こります。

二次応答が起こると抗体が素早く産生されるため、大事に至りにくくなるというわけです。

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免疫記憶がある場合の感染

免疫記憶がある場合は、ウイルスに感染しても重症化しにくくなります。
理由は、獲得免疫が素早く二次応答を起こすからです。

ここからは、免疫記憶の中心を担う獲得免疫について解説します。

獲得免疫は細胞性免疫と体液性免疫に分けられる

獲得免疫は細胞性免疫体液性免疫に分けられます。
両者の違いは、活躍する細胞の種類です。

また、抗体の産生の有無についても大きな違いがみられます。

細胞性免疫はキラーT細胞で異物を攻撃する

細胞性免疫は、抗原を直接攻撃する免疫系です。
細胞性免疫では抗体は産生されません。

細胞性免疫の中心となるのはT細胞です。
具体的には、細胞傷害性T細胞(キラーT細胞)が抗原を直接攻撃しにいきます。

T細胞のうち、ヘルパーT細胞は獲得免疫全体を指揮します。
T細胞には制御性T細胞も存在します。

制御性T細胞の主な役割は、免疫細胞が暴走しないように見張ることです。
免疫細胞が暴走すると、抗原ではなく自己の細胞まで攻撃することがあるためです。

免疫細胞によって自己の細胞が攻撃されると、アレルギー症状などが起こることがあります。

体液性免疫はB細胞が作る抗体が活躍する

体液性免疫は、抗体を産生することで抗原と戦います。
抗体を生み出すのは、B細胞から分化した形質細胞です。

B細胞はヘルパーT細胞の指示を受けて活性化します。
具体的には、ヘルパーT細胞から放出されるサイトカインを浴びることで、形質細胞に生まれ変わります。

形質細胞が産生した抗体は血液に乗って全身を巡ります。
全身に広がった抗体は抗原の毒素を弱めたり、他の免疫細胞を活性化させたりして、抗原との戦いをサポートします。

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免疫記憶を成立させる方法

免疫記憶を成立させる方法をご紹介します。
ぜひ参考にしてください。
出典:厚生労働省「免疫のシステムとワクチンの働き 学習目標

ワクチンを接種する

免疫記憶を成立させるには、ワクチンを接種するのも1つの方法です。
ワクチン接種では、弱毒化したウイルスをあえて体内に侵入させます。

すると免疫細胞に抗原との戦い方を記憶できるため、再感染にも素早く対応できます。
特に獲得免疫は、自然免疫と比べると反応がやや遅めです。

自然免疫が抗原侵入から20~30分ほどで稼働するのに対し、獲得免疫は数日を要します。
獲得免疫を素早く稼働させるためにも、ワクチン接種で人工的に免疫記憶を形成しておくことは重要です。

なお、一口にワクチンといっても、さまざまな種類があります。
ワクチンの代表的な種類や、効果のある疾患などをご紹介します。

生ワクチン

生ワクチンは、ウイルスの毒性を弱めたワクチンです。
具体的には、他の宿主の中で培養して病原性を弱めたウイルスを生きたまま使用しています。

生ワクチンで接種されたウイルスは、体内で徐々に増殖しながら免疫を高めていきます。
十分な効果が出るまでには、1ヶ月ほど時間がかかります。

また、生ワクチンの接種後は発熱などの副反応が出ることがあります。
生ワクチンは、他のワクチンと比べても免疫力を向上させる効果が高めです。

そのぶん、他のワクチンよりも少ない接種回数で十分な効果を期待できます。
代表的な生ワクチンには、たとえば以下があります。

  • 結核
  • 水疱瘡
  • はしか・風疹
  • おたふくかぜ
  • ロタウイルス

弱毒化ワクチン

弱毒化ワクチンはトキソイドとも呼ばれます。
トキソイドは、ウイルスが出す毒素だけを使用したワクチンです。

生ワクチンに比べると、免疫記憶を形成する効果は弱めです。
そのため、十分な効果を得るには数回の接種が必要です。

日本における弱毒化ワクチンとしては、破傷風が代表的です。

不活化ワクチン

不活化ワクチンは、死んだウイルスの一部を使用したワクチンです。
生ワクチンと異なり体内で増殖しません。

不活化ワクチンは、生ワクチンに比べると、免疫記憶の形成力が弱いのが特徴です。
十分な効果を得るには、数回の追加接種をすることが一般的です。

具体的な接種回数などはワクチンの種類によって異なります。
代表的な不活化ワクチンは以下の通りです。

  • インフルエンザ
  • B型肝炎
  • 肺炎球菌
  • 日本脳炎
  • 百日咳
  • ポリオ

mRNAワクチン

mRNAワクチンは、ウイルスの設計図を体内に投与する方法です。
mRNAワクチンを接種すると、体内では設計図をもとにウイルスの分析が行われます。

ウイルスの分析後は抗体が産生されます。
つまり、ウイルス本体が侵入してきたときの備えができるというわけです。

代表的なmRNAワクチンとしては、新型コロナウイルスが挙げられます。

病原体に感染する

免疫記憶は、病原体に感染することでも作られます。
たとえば水疱瘡などは、一度感染すると再度感染することはほとんどありません。

理由は、最初の感染によって免疫記憶が形成されるためです。
ただし病原体によっては免疫記憶が作られないこともあります。

免疫記憶が作られない病気としては、インフルエンザが代表的です。
インフルエンザはほぼ毎年流行しますが、流行年によってウイルスの種類は異なります。

そのため過去にインフルエンザにかかった方でも、何度でも感染するおそれがあります。
同時に2種類以上のインフルエンザが流行している場合は、短期間で複数回感染することもあります。

抗体価が維持される期間はさまざま

免疫記憶の持続時間は、免疫細胞・対象疾患の種類・ワクチンによって異なります。
たとえば、B型肝炎ウイルスなどの免疫記憶はあまり長く保持されません。

一方で、免疫記憶が生涯にわたって保持される場合もあります。
一生保持される免疫記憶は「終生免疫」と呼ばれます。

終生免疫が作られる疾患には、以下のようなものがあります。

  • ジフテリア
  • 猩紅熱
  • 百日咳
  • おたふく風邪
薬の使い方

免疫記憶のまとめ

ここまで、免疫記憶についてお伝えしてきました。
免疫記憶の要点を以下にまとめます。

  • 免疫記憶とは、一度体内に侵入した異物(抗原)の情報や戦い方を免疫細胞が記憶すること
  • 免疫記憶の際に活躍する細胞は、メモリーB細胞やメモリーT細胞など
  • 免疫記憶を作る方法は、ワクチン接種・病原体への感染など

これらの情報が少しでも皆さまのお役に立てば幸いです。
最後までお読みいただき、ありがとうございました。

監修者 メディカル・ケア・サービス

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  • 自立支援ケア
  • 学研グループと融合したメディア
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  • 社名: メディカル・ケア・サービス株式会社
  • 設立: 1999年11月24日
  • 代表取締役社長: 山本 教雄
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