サイトカインとは?免疫や炎症での働き、種類、関連する病気まで分かりやすく解説

「サイトカイン」という言葉を健康や病気に関するニュースなどで耳にする機会が増えたかもしれません。「免疫に関係するもの」という漠然としたイメージはあるが、具体的にどのようなものなのか、よく分からない方も多いのではないでしょうか。

サイトカインは、体の中で細胞同士が情報を伝え合うために使用される、非常に小さなタンパク質の一種です。特に、病原体やがん細胞などから体を守る「免疫システム」や、ケガをした際に起こる「炎症反応」において、非常に重要な役割を担っています。

この記事では、サイトカインの基本的な知識から、具体的な働き、種類、そして健康や病気とどのように関わっているのか、また新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の影響で話題となった「サイトカインストーム」も含めて、できるだけ分かりやすく解説していきます。

サイトカインとは?身体を守る情報伝達物質

まずは、「サイトカイン」が一体何なのか、基本的なところから見ていきましょう。

主に免疫細胞が作るタンパク質

サイトカインは、体を構成する様々な細胞から作られ、分泌されるタンパク質です。特に、免疫を担当する細胞(リンパ球、マクロファージなど)が主な産生源となりますが、免疫細胞以外の細胞(血管内皮細胞、線維芽細胞など)からも作られます。サイトカインは、非常に小さく、細胞の外に分泌して働きます。

細胞間のコミュニケーションを担う「メッセンジャー」

体の中では、無数の細胞が互いに連携し生命活動を維持しています。その細胞間のコミュニケーション、つまり「情報伝達」に重要な役割を果たすのがサイトカインです。

例えば、体内に細菌が侵入してきた場合、それを検知した免疫細胞はサイトカインを分泌します。このサイトカインが警報として機能し、他の免疫細胞を呼び寄せたり、攻撃態勢を整えさせます。このように、サイトカインは細胞間の情報伝達を担う『伝達物質』の役割を果たしています。

どのように情報を伝えるのか – 受容体の仕組み

サイトカインは、あらゆる細胞に手当たり次第に作用するわけではありません。それぞれのサイトカインには、特定の「鍵穴」のようなものに対応する「鍵」の構造を持っています。この「鍵穴」にあたるのが、細胞の表面に存在する「受容体(レセプター)」と呼ばれるタンパク質です。

サイトカイン(鍵)が、対応する受容体(鍵穴)を持つ細胞に結合すると、それがスイッチとなり、細胞の中に情報が伝達されます。その結果、細胞は、増殖、分化、特定の物質の産生、移動などの特定の機能を発揮します

サイトカインは体中に存在する?

サイトカインは単一の物質ではなく、非常に多くの種類が存在します。現在では、数百種類(一説には約800種類とも1)のサイトカインがあり、それぞれが異なる情報や機能を持っています。この多様性によって、体は状況に応じて複雑かつ精密な応答を行うことができるのです。

サイトカインの主な働き – 免疫と炎症の司令塔

サイトカインは多岐にわたる生理作用に関わっていますが、特に重要なのが「免疫」と「炎症」における働きです。

免疫システムにおける役割

免疫は、細菌、ウイルス、がん細胞といった「非自己」すなわち体内で異常を起こした細胞や外部から侵入した異物を認識し、排除するための複雑な防御システムです。サイトカインは、この免疫システムが円滑かつ効果的に機能するための「情報伝達物質」の役割を果たします。

  • 異物(病原体・がん細胞など)の発見と攻撃指令: 異物を発見した免疫細胞(例:マクロファージ)は、サイトカインを分泌して危険を知らせ、周囲の免疫細胞に攻撃を促します。
  • 免疫細胞の呼び寄せ(遊走・集積): 特定のサイトカイン(特にケモカインと呼ばれる一群)は、免疫細胞を感染部位や炎症部位に引き寄せる働きがあります。まるで集合の合図を送るようなものです。
  • 免疫細胞の活性化と増殖・分化の誘導: サイトカインは、免疫細胞を活性化させ、増殖、分化を促進する働きもあります。これにより、効率的に異物を排除できるようになります2

炎症反応における役割

炎症は、外傷や感染などによって損傷を受けた組織を修復し、原因となる異物を取り除くための生体防御反応です。赤み、腫れ、発熱、痛みなどが特徴ですが、この炎症反応の制御にもサイトカインが深く関わっています。

  • 炎症を引き起こす「アクセル役」:炎症性サイトカイン: 異物や組織の損傷に対応するために、炎症反応を誘導し、免疫細胞の活性を高めるサイトカインです。代表的なものに、インターロイキン-1(IL-1)、インターロイキン-6(IL-6)、腫瘍壊死因子アルファ(TNF-α)などがあります。これらは免疫反応を活性化させるために重要ですが、過剰になると問題を引き起こす可能性があります。
  • 炎症を抑える「ブレーキ役」:抗炎症性サイトカイン: 炎症が過剰になったり、不要になったりした際に、炎症反応を鎮静化させる働きを持つサイトカインです。代表的なものとしてインターロイキン-10(IL-10)やトランスフォーミング増殖因子ベータ(TGF-β)などが挙げられます。これらは免疫反応を適切に終わらせ、組織のダメージを最小限に抑えるために重要です。

炎症反応は本来、体を守るための必要な反応ですが、アクセル役とブレーキ役のサイトカインのバランスが取れていることが重要です。

その他

サイトカインの働きは免疫や炎症の調節だけにとどまりません。一部のサイトカインは、損傷した組織の修復を促したり、血液細胞の生成過程(造血)を調節する働きも持っています。

サイトカインの種類

数百種類もあるサイトカインをすべて覚えるのは困難ですが、機能や構造に基づいていくつかのグループに分類されています。ここでは主要なグループと、代表的なサイトカインについて紹介します。

主要なグループ分類

  • インターロイキン(IL)類: 「インター(間)」「ロイキン(白血球)」の名前の通り、主に白血球(免疫細胞)間の情報伝達を担うサイトカイン群です。番号が付けられており、IL-1, IL-2, IL-6, IL-10, IL-12など、非常に多くの種類が見つかっており、それぞれが多様な機能を持っています。
  • インターフェロン(IFN)類: ウイルスの増殖を抑える働き(抗ウイルス作用)や、がん細胞の増殖を抑制したり、免疫細胞を活性化したりする働き(抗腫瘍効果)を持つサイトカイン群です。IFN-α, IFN-β, IFN-γなどの種類があります。
  • 腫瘍壊死因子(TNF)類: がん細胞(腫瘍)を壊死させる因子として発見されたことに由来する名称です。TNF-αは強力な炎症性サイトカインとしても知られており、免疫応答や細胞死(アポトーシス)の誘導など、多岐にわたる機能を持ちます。
  • ケモカイン類: 特定の細胞(特に白血球)を炎症部位や感染部位に誘導する働き(化学走性)を持つサイトカインのグループです。炎症部位や感染部位に免疫細胞を集める「道案内役」のような役割を果たします。
  • その他(造血因子、細胞増殖因子など): 特定の細胞の増殖や分化を促すサイトカインも存在します。例えば、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)は白血球の一種である好中球の産生を促し、エリスロポエチン(EPO)は赤血球の産生を促します。また、上皮成長因子(EGF)や線維芽細胞増殖因子(FGF)などは、細胞の増殖を促すことより、組織修復などに寄与します。

【代表的なサイトカインとその主な働き一覧】

グループ代表例主な働き(例)
インターロイキンIL-1炎症反応の開始、発熱、免疫細胞の活性化
IL-2T細胞(リンパ球の一種)の増殖・活性化
IL-6炎症反応の促進、抗体産生の誘導、発熱
IL-10免疫応答・炎症の抑制(抗炎症性)
IL-12NK細胞・T細胞の活性化、IFN-γ産生誘導
インターフェロンIFN-α, IFN-β抗ウイルス作用
IFN-γ免疫細胞(マクロファージ、NK細胞、T細胞)の活性化、抗腫瘍効果、抗ウイルス作用
腫瘍壊死因子TNF-α炎症反応の強力な誘導、がん細胞への作用、細胞死の誘導、免疫細胞の活性化
ケモカイン(多数の種類)免疫細胞の遊走(特定の場所への移動)を誘導
造血因子G-CSF好中球(白血球の一種)の産生促進
EPO赤血球の産生促進
細胞増殖因子EGF, FGF細胞増殖の促進、組織修復

※上記は代表的な働きの例であり、一つのサイトカインが複数の機能を持つこともあります。

なぜサイトカインの「バランス」が重要なのか?

ここまで見てきたように、サイトカインは免疫や炎症といった生体防御システムに不可欠な役割を果たしています。しかし、その働きは非常に強力であるため、適切なタイミングで、適切な量だけ産生され、作用する必要があります。

免疫システムの適切なコントロールに不可欠

サイトカインは、免疫応答の開始(促進)だけでなく、その終結(抑制)にも関与します。炎症性サイトカインと抗炎症性サイトカインが適切なバランスを取り合うことで、免疫システムは異物を効率的に排除しつつ、自己組織への損傷を最小限に抑えることができます。このバランスが崩れると、様々な問題が生じる可能性があります3

バランスが崩れるとどうなるのか

サイトカインの産生や作用が過剰になったり、逆に不足したりすると、免疫システムの制御が乱れ、以下のような病気や不調を引き起こす可能性があります。

  • 過剰な炎症: 炎症がなかなか収まらず、慢性化してしまう。
  • 自己攻撃: 免疫システムが自己の正常な細胞や組織を攻撃してしまう(自己免疫疾患)。
  • 免疫力の低下: 感染症にかかりやすくなったり、がん細胞を排除する力が弱まったりする。
  • アレルギー反応: 本来無害なものに対して過剰な免疫反応が起きてしまう。

サイトカインのバランス異常と関連する病気

サイトカインのバランスが崩れることが、様々な病気の発症や進行に関与していることが近年の研究で明らかになってきています。

サイトカインストームとは? – 免疫の暴走とその危険性

近年、特に新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の重症化要因として注目されたのが「サイトカインストーム(サイトカイン放出症候群)」です。

  • メカニズム:なぜ起こるのか: 通常、免疫応答は異物を排除すると自然に収束します。しかし、何らかの原因で免疫システムが過剰に活性化し、炎症性サイトカインが制御不能なほど大量に分泌され続ける状態がサイトカインストームです。サイトカインがさらなるサイトカイン産生を呼ぶ悪循環に陥り、あたかも嵐(ストーム)のようにサイトカインが吹き荒れるイメージです4
  • 関連する状態:重症感染症(COVID-19など)、特定の治療: 重症なウイルス感染症や細菌感染症、あるいは特定のがん治療(CAR-T細胞療法など)の副作用として起こることが知られています。
  • リスクが高い人: 高齢者や基礎疾患(糖尿病、心血管疾患など)を持つ人は、サイトカインストームを起こしやすい傾向があるとも言われています。

サイトカインストームは、高熱、倦怠感、呼吸困難などの症状を引き起こし、重症例では多臓器不全に至ることもある危険な状態です。

慢性炎症と生活習慣病

短期間で収束する急性炎症とは異なり、軽度の炎症が長期にわたり持続する状態を「慢性炎症」といいます。慢性炎症には、炎症性サイトカインが持続的に関与していると考えられており、動脈硬化、糖尿病、肥満、一部のがんなど、様々な生活習慣病の発症や進行に関わっていることが示唆されています[^5]。

自己免疫疾患(関節リウマチ、クローン病など)

関節リウマチ、全身性エリテマトーデス(SLE)、クローン病、潰瘍性大腸炎などの自己免疫疾患は、免疫システムが自己組織を誤って攻撃してしまう病気です。これらの疾患の発症や症状の悪化には、TNF-αやIL-6などの炎症性サイトカインが深く関与していることが知られており、これらのサイトカインの作用を抑制する薬(抗体医薬など)が治療に用いられています。

アレルギー疾患

花粉症、気管支喘息、アトピー性皮膚炎などのアレルギー疾患は、本来無害であるはずの特定の物質(アレルゲン)に対して免疫系が過剰に反応する状態です。この過剰な反応には、特定のサイトカイン(IL-4, IL-5, IL-13など)が関与していることが知られています。

がん(免疫の抑制と活性化の両面に関与)

サイトカインとがんの関係は複雑です。
一方では、IFN-γやIL-12のように免疫細胞を活性化してがん細胞を攻撃するのを助けるサイトカインが存在します。これらのサイトカインの働きを利用したがん免疫療法の研究開発が進められており、一部はサイトカイン療法として臨床応用されています。
しかしもう一方では、がん細胞自身がTGF-βやIL-10のような免疫抑制性のサイトカインを分泌し、免疫細胞からの攻撃を回避しようとすることもあります。また、慢性的な炎症を引き起こすサイトカインが、がんの発生や進行を促してしまう可能性も指摘されています6

自分のサイトカインの状態を知ることはできるのか?

特定の病気の診断や治療効果の判定のために、血液中のサイトカイン濃度を測定する検査が行われることがあります。例えば、関節リウマチの活動性を評価するためにIL-6濃度を測定したり、サイトカインストームが疑われる場合に複数のサイトカイン濃度を測定したりすることがあります。

ただし、健康な人のサイトカイン濃度は非常に低く、変動も大きいため、健康状態の一般的な指標として日常的に測定されることは稀です。特定の目的や疾患の評価以外でサイトカイン検査を希望する場合は、検査の意義や解釈について医師と十分に相談することが重要です。

サイトカインバランスを整えるためにできること

サイトカインのバランスは、私たちの健康状態を反映する指標の一つと言えます。特定のサイトカインのみを増減させることを目的とするのではなく、全身の免疫システムがバランス良く機能するような生活を心がけることが大切です。

健康的な生活習慣の重要性

特定の食品や成分が直接的にサイトカインバランスを「調整する」と断定することは難しいですが、健康的な生活習慣が免疫機能の維持に寄与することは広く知られています。

  • バランスの取れた食事: 腸内環境を整える食物繊維や発酵食品や、抗酸化作用のある野菜や果物などを意識することで、免疫バランスの維持をサポートできる可能性があります。
  • 適度な運動: 適度な運動習慣は、免疫機能を適切に維持するのに有益であるという報告があります7。ただし、過度な運動は逆に免疫機能を低下させる可能性もあるため注意が必要です。
  • 質の高い睡眠: 睡眠不足は免疫機能の低下や炎症反応の亢進につながる可能性があります。十分な睡眠時間を確保し、睡眠の質を高めることが重要です。
  • ストレス管理: 過度な精神的ストレスは、免疫バランスを乱す一因となり得ます。自分に合ったリラックス法を見つけ、ストレスを溜め込まないようにすることが大切です。

(注意)サプリメントや食品について

特定の成分を含むサプリメントや健康食品が、免疫機能やサイトカインに影響を与える可能性を示唆する研究も存在しますが、その有効性や安全性については、十分な科学的根拠が確立されていないものも多く存在します。特定の製品を利用する際は、誇大な広告や体験談に惑わされず、信頼できる情報源(公的機関、査読付き論文など)から情報を確認し、必要に応じて医師や専門家に相談するようにしましょう。

まとめ:サイトカインを理解し、より深く健康に役立てるために

サイトカインは、体内で細胞間の情報伝達を担い、特に免疫や炎症反応において重要な役割を果たしている重要なタンパク質です。

  • 免疫細胞などが作り出し、他の細胞に情報を伝える「メッセンジャー」です。
  • 免疫細胞を活性化したり、呼び寄せたりすることで、生体防御機能を補助します。
  • 炎症を引き起こすもの(炎症性)と、抑えるもの(抗炎症性)があり、そのバランスが重要です。
  • サイトカインのバランスが崩れると、サイトカインストーム、慢性炎症、自己免疫疾患、アレルギー、がんなど、様々な病気に関与することがあります。
  • 免疫バランスを整え、サイトカインが適切に働く環境を維持するためには、健康的な生活習慣を心がけることが大切です。

サイトカインについて理解を深めることが、ご自身の健康状態に関心を持ち、より健やかな生活を送るための一助となれば幸いです。

よくある質問(Q&A)

  • Q1: サイトカインは多ければ多いほど良いのですか?
    • A1: サイトカインは多ければ多いほど良い、というわけではありません。サイトカインは強力な作用を持つため、多すぎても少なすぎても体に悪影響を及ぼす可能性があります。重要なのは、必要な時に必要な量が作られ、適切に作用する「バランス」です。特に炎症性サイトカインが過剰になると、サイトカインストームのように体に有害な状態を引き起こすことがあります。
  • Q2: 炎症性サイトカインは「悪玉」なのですか?
    • A2: 一概に「悪玉」とは言えません。炎症性サイトカインは、細菌やウイルスなどの異物を排除するために必要な免疫応答の一部です。しかし、その産生が過剰になったり、不必要に長期化したりすることで、炎症がコントロールできなくななり、生体に悪影響を及ぼす可能性があります。

用語解説

  • 免疫細胞: 体を異物から守る働きをする細胞の総称。リンパ球(T細胞、B細胞、NK細胞など)、マクロファージ、好中球、樹状細胞など様々な種類がある。
  • 炎症: 体の一部に起こる防御反応の一つ。病原体の侵入や組織の損傷に対して起こり、赤み、腫れ、発熱、痛みを伴うことが多い。
  • 自己免疫疾患: 本来、体を守るはずの免疫システムが、自身の正常な細胞や組織を誤って攻撃してしまう病気の総称。関節リウマチ、全身性エリテマトーデスなどが含まれる。
  • 受容体(レセプター): 細胞の表面や内部にあり、特定の物質(サイトカイン、ホルモン、神経伝達物質など)を選択的に認識して結合し、細胞内に情報を伝えるタンパク質。
  • 抗体医薬: 特定の分子(サイトカインやその受容体など)に結合して、その働きを抑えるように設計された医薬品。がんや自己免疫疾患などの治療に用いられる。

参考文献


1

Dinarello CA. Overview of the IL-1 family in innate inflammation and acquired immunity. Immunol Rev. 2018 Jan;281(1):8-27. doi: 10.1111/imr.12621.

2

Abbas AK, Lichtman AH, Pillai S. Cellular and Molecular Immunology. 10th ed. Elsevier; 2022. 

3

Nathan C. Points of control in inflammation. Nature. 2002 Dec 19-26;420(6917):846-52. doi: 10.1038/nature01320.

4

Fajgenbaum DC, June CH. Cytokine Storm. N Engl J Med. 2020 Dec 3;383(23):2255-2273. doi: 10.1056/NEJMra2026131. 

5

Furman D, Campisi J, Verdin E, et al. Chronic inflammation in the etiology of disease across the life span. Nat Med. 2019 Dec;25(12):1822-1832. doi: 10.1038/s41591-019-0675-0. 

6

Coussens LM, Werb Z. Inflammation and cancer. Nature. 2002 Dec 19-26;420(6917):860-7. doi: 10.1038/nature01322. 

7

Nieman DC, Wentz LM. The compelling link between physical activity and the body’s defense system. J Sport Health Sci. 2019 May;8(3):201-217. doi: 10.1016/j.jshs.2018.09.009. 

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