技能一覧 › 高校生物 体内環境の維持と免疫(知識)

獲得免疫(体液性免疫・細胞性免疫)

樹状細胞の抗原提示、ヘルパー T 細胞による B 細胞・キラー T 細胞の活性化、形質細胞による抗体産生と抗原抗体反応、キラー T 細胞による感染細胞の破壊を区別し、胸腺を除いたマウスなどの実験結果から正しい考察を選べる

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説明

自然免疫で排除しきれなかった異物に対しては、リンパ球が特定の異物(抗原)だけを見分けて強く攻撃するしくみがはたらきます。これを獲得免疫(適応免疫)といい、抗体を使って抗原を排除する体液性免疫と、キラー T 細胞が感染細胞を直接破壊する細胞性免疫があります。この技能では、樹状細胞・ヘルパー T 細胞・B 細胞・形質細胞・キラー T 細胞の役割を区別し、胸腺を除いたマウスなどの実験結果から、どのしくみがはたらかなくなったのかを正しく考察できるようにします。

なぜそうしてよいのか

獲得免疫の要は「一つのリンパ球は一種類の抗原だけを認識する」ことです。からだの中には、認識できる抗原がそれぞれ異なる非常に多くの種類のリンパ球が用意されていて、侵入した抗原に合うリンパ球だけが選ばれて活性化し、増殖します。そのため、はたらき始めるまでに時間がかかる一方で、特定の抗原を強力に排除できます。リンパ球はどちらも骨髄でつくられますが、T 細胞は胸腺で、B 細胞は骨髄で成熟します。

流れは次のとおりです。自然免疫の技能で学んだ樹状細胞が異物を取りこみ、リンパ節へ移動して、その断片を細胞の表面に示します(抗原提示)。この抗原に合うヘルパー T 細胞が抗原提示を受けて活性化し、増殖します。ここから二つの道に分かれます。体液性免疫では、ヘルパー T 細胞が、同じ抗原を認識した B 細胞を活性化します。B 細胞は増殖して形質細胞(抗体産生細胞)に分化し、抗体を体液中に放出します。抗体は抗原と特異的に結合して(抗原抗体反応)、抗原の毒性を弱めたり、マクロファージなどに食べられやすくしたりします。細胞性免疫では、ヘルパー T 細胞のはたらきでキラー T 細胞が活性化して増殖し、ウイルスに感染した細胞などを見つけて直接破壊します。他人の皮膚や臓器を移植したときの拒絶反応も、主に細胞性免疫によって起こります。活性化したリンパ球の一部は記憶細胞として残り、同じ抗原が再び侵入するとすばやく強い反応(二次応答)を起こします。

このように、ヘルパー T 細胞は体液性免疫と細胞性免疫の両方の起点になっています。したがって、胸腺を除いて T 細胞が成熟できなくなると、キラー T 細胞がいないので細胞性免疫(移植片の拒絶など)が起こらなくなるだけでなく、ヘルパー T 細胞もいないので B 細胞が活性化されにくくなり、抗体の産生も大きく低下します。実験問題では、このように「どの細胞がいなくなると、どの反応が止まるか」をたどって考えます。

手順

  1. 登場する細胞を役割で分ける。樹状細胞=抗原提示、ヘルパー T 細胞=B 細胞・キラー T 細胞の活性化、B 細胞→形質細胞=抗体産生、キラー T 細胞=感染細胞の破壊。

  2. 記述が体液性免疫(抗体による抗原抗体反応)と細胞性免疫(キラー T 細胞による破壊、移植片の拒絶)のどちらかを決める。

  3. それぞれの細胞がどこで成熟するかを確かめる。T 細胞=胸腺、B 細胞=骨髄(どちらも骨髄でつくられる)。

  4. 実験で何が除かれたかを確認し、その細胞がいないと止まる反応をたどる。胸腺を除く → T 細胞が成熟しない → キラー T 細胞もヘルパー T 細胞もいない → 細胞性免疫が起こらず、ヘルパー T 細胞を必要とする抗体産生も低下する。

  5. 考察の選択肢が、実験結果と手順 1〜4 の流れの両方に矛盾しないかを確かめて選ぶ。

例題

生まれた直後に胸腺を除去したマウスを育て、別の系統のマウスの皮膚を移植したところ、移植した皮膚は拒絶されずに定着した。また、このマウスに抗原を注射しても、その抗原に対する抗体はほとんどつくられなかった。この実験結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ア B 細胞は胸腺で成熟するため、胸腺を除去したマウスでは抗体をつくる細胞が成熟しなかった。

イ 移植片の拒絶には、胸腺で成熟する T 細胞による細胞性免疫がはたらいている。

ウ 胸腺を除去したことでマクロファージの食作用が失われたため、抗原抗体反応が起こらなかった。

エ 抗体は胸腺でつくられて血液中に放出されるため、胸腺を除去すると抗体がつくられなくなった。

例題の解答

手順 4 で、除かれたのは胸腺なので、成熟できなくなったのは T 細胞(ヘルパー T 細胞とキラー T 細胞)だとわかる。

ア:手順 3 より、B 細胞が成熟するのは骨髄であり、胸腺ではない。抗体がつくられなかったのは、B 細胞を活性化するヘルパー T 細胞がいないためと考えられる。誤り。

イ:移植片の拒絶は細胞性免疫の反応である(手順 2)。胸腺を除去して T 細胞が成熟しないマウスでは拒絶が起こらなかったので、拒絶には胸腺で成熟する T 細胞がはたらいていると考えられる。実験結果とも流れとも矛盾しない(手順 5)。適当。

ウ:マクロファージは食作用を行う細胞で、胸腺で成熟する細胞ではない。また、抗原抗体反応は抗体と抗原の結合である(手順 1)。誤り。

エ:抗体をつくるのは B 細胞から分化した形質細胞であり、胸腺ではない(手順 1)。誤り。

よって最も適当なものはイ。

答え:

イ

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

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