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不思議な化学的引力：なぜ白血球は感染部位に引きつけられるのか？
人間の免疫系において、白血球の機能は、特に感染症や組織損傷への応答において非常に重要です。細菌やウイルスが侵入すると、白血球血管外漏出と呼ばれるプロセスを通じて、白血球が感染部位にすぐに集まります。このプロセスは免疫反応の中心であるだけでなく、感染に対する作用を指示する際の化学物質の重要な役割も明らかにしています。
白血球の血管外漏出は主に毛細管後静脈で発生します。この静脈では血流のせん断力が小さいため、白血球はより効果的に血管内皮に保持および接着できます。研究によれば、このプロセスは、化学的誘引、ローリング接着、強固な接着、および内皮を通過する移動の 4 つの主要なステップに分けられます。
「感染すると、局所のマクロファージは IL-1 や TNFα などのサイトカインを放出します。これが内皮細胞を刺激して接着分子を発現させ、白血球浸潤への道を開きます。」
化学的誘引
この段階では、組織内のマクロファージが最初に関与します。病原体が認識されると、近くの内皮細胞にセレクチンなどの細胞接着分子の発現を促すサイトカインが放出されます。 C5a などの化学ホルモンの放出により、白血球は損傷または感染の部位に向けられます。
スクロールスティック
ローリング接着段階では、ベルクロと同様に、白血球表面の一部の炭水化物リガンドがより低い親和性で内皮細胞のセレクチンに結合します。この結合により、白血球の速度が低下し、内皮細胞の表面で血管の内層に沿って回転し始めます。ローリングプロセス中に、セレクチンとそのリガンドの間でランダムな結合と解離が発生し、白血球が感染領域にさらに近づきます。
しっかりと接着
プロセスが進行するにつれて、白血球の浸透を促進する化学信号がローリング白血球を活性化し始め、その表面のインテグリンの親和性が低いものから高いものに変化します。このような性能により、白血球の上流と下流のインテグリンが内皮細胞の表面にしっかりと接着し、接着の強化が完了し、白血球が動かなくなり始めます。
内皮を通過する移動
次に白血球が血管内皮を通過する準備をするとき、その細胞骨格が再編成され、白血球が内皮細胞上に広がり、内皮細胞間の空間に仮足として侵入します。このプロセスは「白血球浸潤」と呼ばれ、一旦内皮を通過すると、白血球は間質腔に入り、化学勾配に沿って損傷部位に向かって移動します。
「このプロセスは、感染に対する体の反応がただ速いだけではなく、複数の段階から構成される生物物理学的プロセスであり、細かく制御されていることを示しています。」
細胞ホルモンと血管外漏出プロセス
細胞ホルモンはこのプロセスにおいて重要な役割を果たします。それらは血管透過性を調節するだけでなく、白血球間の相互作用も促進します。 IL-1 や TNFα などのサイトカインの放出により、白血球は適切なタイミングで適切な場所で仕事を行うことができます。
白血球接着欠陥および好中球機能不全
白血球接着不全症 (LAD) は、インテグリン β2 鎖の欠陥により白血球が内皮にうまく接着および浸透できない遺伝性疾患であり、その結果、患者はしばしば細菌感染症に悩まされます。同時に、敗血症などの一部の病気では、白血球の血管外漏出プロセスが制御不能になり、身体にさらなる損傷を引き起こす可能性があります。
最新の開発
近年、マイクロ流体デバイスの出現により、研究者は白血球と内皮細胞の相互作用をさらに深く掘り下げ、さまざまな流体条件下での白血球の血管外遊出挙動を分析できるようになりました。これらの研究は、免疫応答メカニズムの理解を向上させるだけでなく、好中球機能不全の治療選択肢など、新薬開発のための新しいアイデアを提供する可能性があります。
この神秘的な生物学的プロセスにおいて、白血球は効率的に感染部位に誘導されることができますが、その作用をサポートする他の未発見のメカニズムがあるのでしょうか?
