食作用、抗原処理、および提示

食作用は、好中球、マクロファージ、樹状細胞などの特殊な細胞による、微生物や細胞残骸の受容体媒介性取り込みです。これは、自然免疫の主要な殺菌メカニズムであると同時に、取り込まれた物質をリンパ球に提示されるペプチドに処理するための入り口でもあり、自然免疫による取り込みと適応免疫による認識を結びつけます。

Definition

食作用は、約0.5マイクロメートルよりも大きな粒子状物質が、能動的かつ受容体駆動的に膜結合性のファゴソーム内に取り込まれるプロセスです。ファゴソームは分解区画へと成熟し、そこで取り込まれた物質は殺菌、分解され、抗原提示細胞においてはTリンパ球への提示のために処理されます。

Scope

このトピックでは、粒子の認識と取り込み、ファゴソームの成熟と分解区画との融合、専門的食細胞の殺菌機構、およびMHC分子上での提示のための抗原処理について扱います。これはメカニズムに関する参考資料であり、臨床的ガイダンスではありません。

Core questions

• 粒子を直接的またはオプソニンを介して認識し、取り込みを誘発する受容体はどれですか？
• ファゴソームはどのように成熟し、殺菌能力を獲得しますか？
• 取り込まれた抗原はどのように処理され、MHCクラスIおよびクラスII分子に搭載されますか？
• 樹状細胞による食作用的取り込みは、自然免疫の検出とT細胞のプライミングをどのように結びつけますか？

Key concepts

• 食作用性受容体 (Fc、補体、スカベンジャー受容体)
• オプソニン化
• ファゴソームの成熟とファゴリソソーム形成
• 呼吸（酸化的）バースト
• MHCクラスIおよびクラスII経路
• クロスプレゼンテーション
• 専門的抗原提示細胞
• アポトーシス細胞のエフェロサイトーシス

Mechanisms

食細胞は、保存された表面構造に対する受容体を介して直接的に、または抗体や補体断片などのオプソニンを介して間接的に標的を認識します。受容体のクラスター形成は、アクチン依存性の膜伸展を駆動し、粒子をファゴソーム内に取り込みます。ファゴソームは、エンドソームおよびリソソーム区画との連続的な融合によって成熟し、酸性化し、加水分解酵素を獲得します。好中球やマクロファージでは、呼吸バーストから活性酸素種および窒素種も獲得します。抗原提示細胞では、分解された抗原がMHCクラスIIに搭載され、CD4 T細胞に提示されます。一方、一部の経路では、取り込まれた抗原がMHCクラスI上にクロスプレゼンテーションされ、CD8 T細胞に提示されることで、自然免疫による取り込みから適応免疫のプライミングへの分子的な橋渡しが行われます。

Clinical relevance

食細胞生物学は、慢性肉芽腫症や好中球減少症などの疾患、化膿性感染症への感受性、および免疫と寛容の開始における樹状細胞の役割の理解に役立ちます。この項目は、参照のためのメカニズムを記述するものであり、診断や治療の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

内容は、臨床診療ガイドラインではなく、食細胞機能と抗原処理に関する確立されたレビューを反映しています。

History

イリヤ・メチニコフによる19世紀後半の細胞による取り込みの観察は、食作用を防御機構として確立し、1908年のノーベル賞の一部を獲得しました。20世紀の研究では、食細胞の受容体と殺菌システム、MHC拘束性の抗原処理経路、および適応応答の主要な開始因子としての樹状細胞のラルフ・スタインマンによる発見が明らかにされました。

Key figures

• Ilya Mechnikov
• Ralph Steinman
• Peter Cresswell
• Alan Aderem

Seminal works

• aderem-1999
• blum-2013

Frequently asked questions

食作用は自然免疫と適応免疫をどのように結びつけますか？

専門的抗原提示細胞、特に樹状細胞が微生物を取り込むと、それらは物質を分解し、由来するペプチドをMHC分子上にTリンパ球に提示します。これにより、自然免疫の殺菌作用が、適応応答を開始する抗原提示ステップへと転換されます。

オプソニン化とは何ですか？

オプソニン化とは、抗体や補体断片などの宿主分子が粒子を覆うことで、食細胞の受容体によって認識され、取り込みの効率を大幅に高めるプロセスです。