体液性免疫では、樹状細胞から抗原の情報を受け取ったヘルパー T 細胞が、同じ抗原を認識した B 細胞を活性化する。活性化された B 細胞は増殖したのち、ある細胞に分化し、その細胞が抗体をつくって体液中に放出する。
この、B 細胞が分化してできて、抗体をつくって体液中に放出する細胞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 キラー T 細胞
- イ 形質細胞
- ウ 記憶細胞
- エ 樹状細胞
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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右端(太枠)がこの技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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
B 細胞も胸腺で成熟するとしてしまう誤り。正しくは、T 細胞は胸腺で、B 細胞は骨髄で成熟する(どちらも骨髄でつくられる)。
胸腺を除去しても体液性免疫(抗体産生)は影響を受けないとしてしまう誤り。正しくは、B 細胞の活性化にはヘルパー T 細胞が必要なので、T 細胞が成熟しないと抗体の産生も大きく低下する。
抗体を B 細胞や T 細胞がそのまま大量に放出するとしてしまう誤り。正しくは、活性化した B 細胞が増殖して形質細胞(抗体産生細胞)に分化し、その形質細胞が抗体を放出する。
感染細胞を直接破壊するのはヘルパー T 細胞だとしてしまう誤り。正しくは、感染細胞を破壊するのはキラー T 細胞で、ヘルパー T 細胞は B 細胞やキラー T 細胞を活性化する役割をもつ。
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。
遺伝的に同一なマウスの系統として、A系統・B系統・C系統の3つを用意し、A系統のマウスに皮膚片を移植する実験 1〜6 を行った。A系統のマウスどうしは遺伝的に同一であり、A系統のマウスから取り出したリンパ球や血清を別のA系統のマウスに注射しても、それ自体が拒絶されることはないものとする。結果は次の表のとおりであった。
| 実験 | 皮膚片を移植されたA系統のマウス | 移植した皮膚片 | 結果 |
|---|---|---|---|
| 1 | 何も処理していないマウス | A系統 | 脱落せず生着した |
| 2 | 何も処理していないマウス | B系統 | 約10日で脱落した |
| 3 | 実験2でB系統の皮膚片を脱落させてから1か月後のマウス | B系統 | 約5日で脱落した |
| 4 | 実験2でB系統の皮膚片を脱落させてから1か月後のマウス | C系統 | 約10日で脱落した |
| 5 | 何も処理していないマウスに、実験2のマウスから取り出したリンパ球を注射したもの | B系統 | 約5日で脱落した |
| 6 | 何も処理していないマウスに、実験2のマウスから取り出した血清を注射したもの | B系統 | 約10日で脱落した |
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。
次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜カのうちから 1 つ選べ。
生まれつき胸腺をもたない系統のマウス X がある。マウス X の骨髄では、B 細胞やマクロファージなどの血球は正常につくられている。マウス X に、別の系統のマウスの皮膚を移植すると、移植した皮膚は( a )。また、マウス X にあるタンパク質を抗原として注射し、一定期間後に血液中のその抗原に対する抗体の量を調べると、同じ処理をした正常なマウスと比べて( b )。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 拒絶されずに生着する | 大きく増加している |
| イ | 正常なマウスと同様に拒絶される | ほとんど変わらない |
| ウ | 拒絶されずに生着する | ほとんど変わらない |
| エ | 正常なマウスと同様に拒絶される | 著しく少ない |
| オ | 拒絶されずに生着する | 著しく少ない |
| カ | 正常なマウスと同様に拒絶される | 大きく増加している |
ある毒素 T と、それとは無関係な毒素 U を用いて、マウスで次の実験を行った。実験には、遺伝的に同一な系統のマウスだけを用いた。そのため、マウスどうしで細胞を移入しても、移入された細胞は拒絶されない。また、トキソイドは毒素を無毒化したもので、注射してもマウスに害はない。
【準備】マウス D には T のトキソイドを、マウス E には U のトキソイドを、それぞれ一定の間隔をおいて 2 回注射した。その後、D と E から血清を取り出した。また、ひ臓からリンパ球を取り出し、抗体を産生している細胞(形質細胞)を取り除いた。
【実験 1】一度もトキソイドを注射されていないマウスに、D の血清を注射した(0 日目)。その後、血液中の抗 T 抗体の量(相対値)を調べた結果を次の表に示す。
| 日数 | 1 日後 | 20 日後 | 40 日後 | 60 日後 |
|---|---|---|---|---|
| 抗 T 抗体の量 | 100 | 30 | 8 | 検出されない |
さらに、同じように D の血清を注射したマウスに、致死量の毒素 T を注射した。1 日後に注射したマウスはすべて生存したが、60 日後に注射したマウスはすべて死んだ。一方、トキソイドを注射されたことのないマウスの血清を注射したマウスでは、1 日後に毒素 T を注射すると、すべて死んだ。
【実験 2】一度もトキソイドを注射されていないマウスを、次の 3 群に分けた。
- 群 A:D のリンパ球を移入した
- 群 B:E のリンパ球を移入した
- 群 C:何も移入しなかった
移入は 0 日目に行い、1 日目に 3 群すべてに T のトキソイドを 1 回注射した。血液中の抗 T 抗体の量(相対値)を調べた結果を次の表に示す。
| 1 日目(注射直前) | 6 日目 | 14 日目 | |
|---|---|---|---|
| 群 A | 検出されない | 60 | 150 |
| 群 B | 検出されない | 検出されない | 8 |
| 群 C | 検出されない | 検出されない | 8 |
実験 1・2 の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〜オのうちから 1 つ選べ。
ヒトの免疫について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
遺伝的にすべて同じ系統のマウス(互いに移植をしても拒絶反応が起こらない)を用いて、次の実験を行った。
抗原 A と抗原 B は、互いに異なる物質である。各群のマウスに、下の表の「前処理」を行った。その後、すべての群に抗原 A を注射し(これを「本注射」とよぶ)、本注射の直前と本注射の 7 日後に、血清中の抗原 A に対する抗体の量を測定した。表には、本注射の 7 日後の値から本注射の直前の値を引いた「抗体量の増加量」を、群 1 の値を 1 とした相対値で示してある。
| 群 | 前処理 | 抗体量の増加量 |
|---|---|---|
| 1 | 何もしない | 1 |
| 2 | 本注射の 30 日前に抗原 A を注射する | 100 |
| 3 | 本注射の 30 日前に抗原 B を注射する | 1 |
| 4 | 本注射の 1 日前に、抗原 A を 30 日前に注射しておいた別のマウスから採った血清を注射する | 1 |
| 5 | 本注射の 1 日前に、抗原 A を 30 日前に注射しておいた別のマウスのひ臓から採ったリンパ球を注射する | 100 |
| 6 | 生まれた直後に胸腺を除去し、成長後、本注射の 30 日前に抗原 A を注射する | 0.1 未満 |
この実験の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〜オのうちから 1 つ選べ。