ファゴサイトーシス そのメカニズムとステップ

ファゴサイトーシスとは、侵入した病原体や死滅した細胞などの細胞外粒子状物質を貪食細胞が取り込むことで、重要な自然免疫機構の一つである。 マクロファージ、好中球、樹状細胞などの特殊な細胞によって主に行われます。

ファゴサイトーシスはエンドサイトーシスの一種で、その他に受容体介在型エンドサイトーシス、ピノサイトーシスがあります。

第1段階：貪食細胞の活性化と走化性

貪食の第1段階において、食細胞は免疫反応によって生じたさまざまな物質に引き寄せられ移動しますが、この過程は走化性と呼ばれます。

休息中の食細胞は、炎症性メディエーター（細菌産物、サイトカイン、プロスタグランジン、補体タンパク質）により活性化されます。 活性化されると、その代謝活性と殺微生物活性が高まる。 また、活性化された細胞は、より多くの糖タンパク質受容体を発現し、感染部位に到達し、微生物としっかり結合するのを助ける。 好中球が最初に出現し、後にマクロファージに取って代わられる。

ステップ2：侵入した微生物の認識

貪食の次のステップは、貪食細胞の細胞膜に抗原を付着させることである。 付着により、仮足と呼ばれる膜の突起が付着物の周りに伸び、それらを摂取します。

貪食細胞には細菌／ウイルスと付着するための様々な受容体が存在します。 これらの受容体のいくつかを紹介します。

• パターン認識受容体（Pattern recognition receptors: PRR）。 パターン認識受容体は病原体関連分子パターン（PAMPs）を認識する。 これらには、ペプチドグリカン、テイコ酸、リポ多糖、マンナン、フラジェリン、ピリン、細菌DNAなどの細菌分子が含まれる。 例えば、スカベンジャー受容体やtoll-like受容体は、PAMPsと結合した後、グラム陽性菌やグラム陰性菌と結合して内部化する。

Opsonin は、抗原とマクロファージの両方に結合して貪食を増強する分子である。

• Fc受容体のことです。 マクロファージや好中球の表面に存在するFc受容体（FcR）は、抗原（細菌細胞やウイルス）と複合化したIgGやIgMといった抗体のFc部分と結合します。 この過程はオプソニン化と呼ばれ、貪食作用が増強される。

• 補体受容体（CR1）。 貪食細胞上に存在する補体受容体は、抗原抗体複合体と複合化した補体蛋白と結合する。 例えば、マクロファージはC3bの受容体を持っているため、C3bが付着した細胞や複合体と結合し、貪食に至る。 また、マンノース結合レクチン（MBL）も貪食を促進するのに役立つ。

ステップ3：ファゴソームの摂取と形成

付着後、アクチンフィラメントの重合と解重合により、仮足が微生物を取り込むために送り出されます。

ステップ4：ファゴリソームの形成

この経路では、ファゴソームが細胞内部に向かって移動し、そこでリソソームと融合してファゴリソームを形成する。

ステップ5：微生物の死滅と残留体の形成

リソソームにはリゾチームやさまざまな抗菌・細胞毒性物質があり、貪食された微生物や細胞を破壊することができます。 微生物は、酸素依存性または酸素非依存性のメカニズムによって殺される。 活性化した食細胞は、強力な抗菌活性を持つ多くの活性酸素中間体（ROI）と活性窒素中間体を産生する。 食細胞では、呼吸バーストと呼ばれる代謝過程が起こり、膜結合型酸化酵素が活性化してスーパーオキシドアニオン、ヒドロキシルラジカル、過酸化水素を形成する。 また、ファゴリソソーム内では、次亜塩素酸、一酸化窒素などの強力な抗菌物質も生成される。 これらの物質はすべて、細菌、真菌、寄生虫、原虫に対して顕著な抗菌活性を示した。 活性化した食細胞は、リゾチームや、酸素を必要としない分解活性を持つ様々な加水分解酵素（例えば、カテプシンG、エラスターゼ、コラゲナーゼ、カテリシジン、殺菌透過性誘導タンパク質など）を合成している。 さらに、活性化されたマクロファージは、一般にディフェンシンとして知られる一群の抗菌・細胞障害性ペプチドを産生する。 ディフェンシンには、黄色ブドウ球菌、肺炎球菌、大腸菌、緑膿菌、インフルエンザ菌など、さまざまな細菌を死滅させる働きがある。 活性化したマクロファージはまた、さまざまな作用を持つサイトカインである腫瘍壊死因子α（TNF-α）を分泌し、一部の腫瘍細胞に対して細胞毒性を示す。

ステップ6：排泄またはエキソサイトーシス

ファゴリソソームの消化された内容物は次にエキソサイトーシスというプロセスで排泄されます

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