アポトーシスは.I型プログラム細胞死とも呼ばれ.周囲の組織に炎症や損傷がなくても起こる.体内の基本的な生物学的プロセスです。胚発生.ホルモン調節.炎症.腫瘍の生成などに関与しています。 アポトーシスの制御に異常が生じると.細胞の増殖と死のバランスが崩れ.アポトーシスが減少すると悪性腫瘍や自己免疫疾患の発生につながり.逆にアポトーシスが増加すると神経変性疾患や免疫抑制の原因となる。 したがって.アポトーシス系のバランスを保つことは.生体の生理学的プロセスにおいて重要である。
様々な生理的・病態生理的要因が.一連のシステインプロテアーゼ・カスパーゼの活性化を利用して.アポトーシスのシグナル伝達経路を導くエネルギー依存的なプロセスであるアポトーシスを促進することがあります。 アポトーシスのシグナル伝達は.外部からの刺激によって.Bcl-2タンパク質ファミリーのメンバーやミトコンドリアタンパク質が関与するように設計された内在性経路またはミトコンドリア経路と.外部経路に分けられる。 後者は.デスレセプター（DR）を介した細胞外からの刺激信号が媒介する。 オートファジーは.II型プログラム細胞死とも呼ばれ.高度に保存された細胞死のメカニズムであり.オートファジーによって細胞が傷ついた小器官や細胞内成分を飢えさせることで.細胞の生存と死をもたらす複雑なメカニズムである。 アポトーシスとオートファジーは相互に排他的ではなく.細胞シグナル伝達経路の2つの制御因子は互いに協調しています。
生体の免疫系は.外部からの抗原刺激により.抗原特異的なリンパ球が増殖し.病原体を排除する。アポトーシスは.獲得免疫過程の終了に重要な役割を果たす。この過程は.抗原刺激に応じてNaïve T細胞が増殖し.エフェクターT細胞に分化し.分化したエフェクター細胞の多くは自己免疫疾患の発症を防ぐために枯渇状態に入り.少数のT細胞が生き残って機能する。 メモリー細胞は.機能するために生き残る。 アポトーシスの過程で活性化したT細胞が減少し.免疫反応が終了し.活性化誘導細胞死（AICD）となる。
ヒト免疫不全ウイルス（HIV）は免疫細胞.特にCD4+T細胞のアポトーシスを誘導することができる。本稿では.HIVによるアポトーシスに関与する機構について概説する。
1.HIV-1の構造。
HIV-1はレトロウイルスの一種であり.レンチウイルスの仲間である。 レンチウイルス感染症は.通常.慢性疾患プロセス.長期臨床潜伏.持続的なウイルス複製.中枢神経系の病変として現れる。 レンチウイルス感染症の代表例として.サル免疫不全ウイルス（SIV）やネコ免疫不全ウイルス（FIV）がある。 HIV-1とHIV-2は電子顕微鏡で見ると極めて似ているが.タンパク質の分子量やアクセサリー遺伝子が全く異なり.HIV-2は遺伝的にHIV-1よりもシロテトリザルに見られるSIVに近く.サルからヒトへの感染が推測される。 HIV-1.HIV-2ともにCD4細胞で複製することができ.感染者に病気を引き起こす病原体である。
HIV-1ウイルスの粒子は直径100nmで.リポタンパク質膜に囲まれている。 各ウイルス粒子には72個の糖タンパク質複合体が含まれており.脂質膜に統合されている。 gp120とgp41は緩く結合しており.局所環境下で自然に排出される。gp120はHIV感染者の血清およびリンパ組織から検出される。 また.ウイルスが伸長する過程で.宿主細胞膜上のHLA-IやIIなどの異なる宿主タンパク質と結合して自身のリポタンパク質層へ.あるいは接着タンパク質ICAM-Iと結合して他の標的細胞へのウイルスの吸着を促進させる。 マトリックスタンパク質p17はウイルスリポタンパク質膜の内側に分布し.p24ウイルスタンパク質はHIV-RNAを2コピー含んでいる。HIV-1ウイルス粒子には.逆転写酵素RT.インテグラーゼp32.プロテアーゼp11など.ウイルス複製に必要な酵素も含まれている。
典型的なレトロウイルスのゲノム構造は.主に5-および3-長鎖末端反復配列（LTR）.gag.pol.env遺伝子を含んでいる。 長鎖末端反復配列は.ウイルスゲノムの両末端で.ウイルスタンパク質をコードせず.ウイルスDNAが宿主細胞ゲノムに統合される際に宿主細胞DNAと結合する。 envおよびgag遺伝子はウイルスの細胞質糖タンパク質およびヌクレオカプシドを.pol遺伝子は逆転写酵素および他の酵素をコードしている。 また.HIVのゲノムには.vif.vpu.vpr.tat.rev.nefの6つの遺伝子が含まれています。
Tatおよびrevタンパク質は.核内でウイルスRNAの特定領域に結合する制御タンパク質であり.それぞれLTRのトランス活性化応答要素.ウイルス細胞質糖タンパク質遺伝子envの応答要素である。 細胞周期制御タンパク質T1は.Tatに必須の細胞補因子である。tatとrevタンパク質は.HIV-1プロウイルスDNAのRNAへの転写を刺激し.RNA伸長を開始し.HIV RNAの核から細胞質への移行を促進させる。
Vprタンパク質は.非分裂細胞でのHIVウイルス複製に必要である。現在の研究では.Vprタンパク質はG2期での細胞周期停止を阻止し.またウイルス前集合複合体を核内に移動させることが示されている。
Nefタンパク質は.細胞内で複数の機能を持っています。 Nefタンパク質は.HIV-1感染細胞表面のCD4およびHLA-I分子の発現をダウンレギュレートすることが示されている。 Nefタンパク質は多くのシグナル伝達経路のタンパク質と結合し.Tリンパ球の活性化を妨害している。 また.Nef遺伝子を欠失させると.ウイルスの複製は遅れるが.エイズの発症は防げないことが分かっている。
Vpuタンパク質はHIVウイルスの伸長に関与し.vpu遺伝子の変異はHIV粒子が宿主細胞表面に留まる原因となる。vpuは小胞体におけるCD4-gp120複合体の分解に関わり.gp160がリサイクルに入って新しいHIVウイルスを形成できるようにしている。
Vifタンパク質はHIVの複製に重要な役割を果たしている。vif欠損HIVウイルスはCD4+ T細胞やマクロファージでは複製できない.すなわちこれらの「非許容性」細胞では複製できないが.vif遺伝子を含む野生株はこれらの細胞で複製することが可能である。 HIVの複製は.細胞内RNA編集酵素である内因性APOBEC3Gの有無によって実行され.mRNA中のシトシンを脱アミノ化してウラシルとし.GとAの変異体を蓄積し.結果としてウイルスDNAが分解されることが研究で明らかにされているvif。 は.APOBEC3Gと結合して複合体を形成することにより.APOBEC3Gの阻害活性を阻害する。 vifタンパク質非存在下では.APOBEC3Gは新たに形成されたウイルス粒子に統合され.その後.感染標的細胞におけるプロウイルスDNAの形成を阻害した。vifタンパク質存在下では.vifタンパク質と結合したAPOBEC3Gはユビキチン化システムによって分解され.新たに形成されたウイルス粒子に統合することができなくなった。 以上のことから.APOBEC3Gは細胞の自己防衛機構であるが.vifはHIVウイルスがAPOBEC3Gの機能を打ち消すタンパク質であり.結果としてHIVウイルスが細胞内の自己消去の過程を回避していることが示唆された。
2.HIVウイルスと免疫細胞のアポトーシス。
HIVウイルスが免疫細胞に感染し.CD4+ T細胞が徐々に減少し.身体の免疫機能が徐々に低下し.様々な日和見感染を引き起こす。 HIVエンベロープタンパク質Envが免疫細胞表面のCD4分子に結合し.CD4細胞内でHIVウイルスが複製され.最終的に細胞死を引き起こす。 成熟したCD4+ Th細胞は.抗ウイルス免疫反応における重要なエフェクター細胞であり.以前は.HIVに関連した免疫不全は.ウイルスがCD4+ T細胞を殺した結果と考えられていたが.この見解は.CD4+ T細胞減少のメカニズムに関する現在の理解に基づいて.あまりにも単純化されたものと考えられる。 HIVによるCD4+ T細胞の減少については.いくつかの仮説が提唱されている。胸腺でのT細胞へのダメージの生成.リンパ組織でのウイルス特異的Tリンパ球のホーミングが.CD4+ T細胞の増殖のバランスを変え.HIVによるアポトーシスにつながるというものである。 HIVによるリンパ球のアポトーシスが.HIV感染による免疫系破壊の重要な原因であることを示す証拠が増えてきている。 HIVウイルス粒子は継続的に複製されるため.HIV感染によって生体内のT細胞の更新速度が加速され.結果としてT細胞の増殖が加速される。後者は通常の生理的条件下ではアポトーシスの増加によってT細胞数が制御されている。 また.HIVは細胞内のアポトーシス機構を誘発することにより.免疫回避を引き起こす。HIVの免疫回避の分子機構には.急速なウイルス変異と宿主細胞のMHC分子発現のダウンレギュレーションが含まれる。
HIV感染リンパ球のアポトーシスの分子機構には.HIVウイルスによる感染標的細胞の直接死.感染細胞から放出されるアポトーシス促進ウイルスタンパク質によるバイスタンダー細胞死.感染リンパ組織への動員によるHIV特異的エフェクター細胞の死.細胞内アポトーシス制御分子の変化などがある。
アポトーシスは.アポトーシス細胞シグナル伝達経路によって制御される重要な細胞死であり.生体内のリンパ球のホメオスタシスを維持する重要な手段である。 また.外来抗原に対する免疫反応において.自己免疫反応を阻止するためには.アポトーシスによって抗原特異的T細胞の大部分を減少させることが必要である。 アポトーシスは.主にデスレセプター（外来シグナル経路）を介する活性化誘導型細胞死（AICD）と.活性化T細胞自律死（ACAD）の2つの主要な伝達経路を経て達成される。 後者は.BCL-2関連タンパク質（内因性シグナル伝達経路）が介在する。 外因性のアポトーシスシグナル伝達経路は.腫瘍壊死因子ファミリーのデスレセプターとそのリガンドとの結合によって引き起こされ.内因性のアポトーシスシグナル伝達経路は.細胞内の受容体がミトコンドリアに伝達されることによって引き起こされます。
HIV急性感染後.CD4+T細胞の病変は.「バルーン化」.シンシチアの形成.感染細胞と周囲のバイスタンダー細胞のアポトーシスをもたらす。HIVゲノム細胞質糖タンパク質複合体であるgp120-gp41は.主要アポトーシス誘導分子として.感染細胞およびバイスタンダー細胞のアポトーシスを引き起こす。 感染細胞の細胞質内に発現したEnv分子は.CD4分子や補因子と結合して細胞間の融合を起こし.その結果生じたシンシチウムがアポトーシスを引き起こす。 HIVやSIVによって引き起こされたシンシチウムとCD4細胞数の減少は.AIDSの発症に関与している。 HIV陽性者のリンパ節では.合胞体は初期アポトーシスのマーカーを発現している。 合胞体のアポトーシスは.Fasおよびtumour necrosis factor receptor 1伝導経路によって媒介されないが.HIV感染T細胞は.Fas媒介アポトーシス伝導経路に対して感受性が高く.この感受性はvpuなどのHIV製品によって誘導されると考えられている。 Envを発現する感染細胞は.CD4-CXCR4複合体を発現する細胞と融合して合胞体を形成し.Cyclin B-CDK1シグナル経路とmTOR（mammalian target of rapamycin）核のアップレギュレーションを介したミトコンドリア依存性伝導経路でアポトーシスを誘導する のローカライズを実現します。 これにより.mTORを介したp53セリン15（p53ser15）のリン酸化.P53依存性のBAXタンパク質の発現上昇.ミトコンドリア伝達経路の活性化.すなわちBAXタンパク質がミトコンドリア膜に挿入してシトクロムCを放出しカスパーゼ伝達経路を活性化しアポトーシスを誘導することがわかった。 HIV感染者の末梢血やリンパ節細胞では.サイクリンBやmTOR分子の発現が増加し.後者はp53タンパク質のセリン15（p53ser15）のリン酸化やウイルス量と相関があることが研究により示されています。 さらに.末梢血CD4+T細胞をin vitroでHIVウイルスに重感染させると.細胞死とネクローシスを伴うが.アポトーシスを伴わない。
HIVウイルスタンパク質Envのほかにも.いくつかのウイルスタンパク質が.感染細胞および非感染細胞の両方でアポトーシスシグナル伝達経路を引き起こすことができる。 内因性経路はウイルスタンパク質vprによって活性化され.ミトコンドリア膜電位の急速な低下.チトクロムcの放出.アポトーシスを引き起こす。tatタンパク質はBCL-2を低下させ.カスパーゼ8を上昇させることによりアポトーシスを誘導する。 また.HIV gp120がCD4分子に結合すると.BCL-2のダウンレギュレーションが誘導され.チトクロームcの放出が促進されることにより.アポトーシスが誘導される。 また.HIVゲノムにコードされたプロテアーゼによりカスパーゼ8が活性化されると.BCL-2タンパク質が分解され.BCL-2量が減少し.アポトーシスが誘導される。 現在の研究では.HIVウイルスは感染細胞とバイスタンダー細胞の両方においてアポトーシス外来伝導経路にも影響を与え.HIVウイルスgp120とCD4+T細胞とのクロスリンクがFas-FasL伝導経路を活性化し.Nef発現T細胞がFasLを共発現してFas分子発現のHIV未感染リンパ球を殺す可能性があることが示されている。 同様に.感染細胞から分泌されるtatタンパク質は.非感染細胞のFasおよびFasL分子をアップレギュレートし.Fasによるアポトーシス感受性を増強する。 結論として.HIVはアポトーシス機構を制御することができ.身体の免疫系を混乱させ.ウイルスの免疫学的回避を有利にすることができるのです。
HIV感染により活性化T細胞自律死（ACAD）が起こること.外因性刺激なしに試験管内で培養したHIV患者の末梢血T細胞の自然アポトーシスがBCL-2の発現低下と関連していることが研究により明らかにされている。 BCL-2を低レベルで発現している細胞は.生体内で活性化した表現型を示す。このことから.生体内でT細胞をウイルス抗原で繰り返し刺激すると免疫活性化が起こり.生体内の活性化T細胞の生理的バランスが変化し.プロアポトーシスBCL-2タンパク質（プロアポトーシスBCL-2）ファミリーのメンバーが活性化することが示唆された。 ゴリラの研究では.非病原性HIV感染における免疫活性化の欠如.低レベルの自発的T細胞アポトーシス.正常な細胞内BCL-2タンパク質発現が示されている。 acadは通常サイトカインによってブロックされ.IL-2とIL-15はBCL-2の発現上昇を促すことによってin vitroでのT細胞の生存を維持している。
HIV感染者のTリンパ球は.in vitroでマイトジェン.スーパー抗原.TCR特異的抗体で刺激され.活性化誘導細胞死（AICD）を起こします。 HIV感染者におけるCD4+およびCD8+T細胞表面でのFas発現の増加は.Fasを介したアポトーシスに対する感受性を高め.これはHIV感染における疾患進行と相関している。 可溶性Fasタンパク質は血清中に検出され.そのレベルはAIDS進行の血清学的予測因子として使用できる。 FasLタンパク質はHIV感染者のCD4+TおよびCD8+T細胞の表面および血清中に高度に発現している。マクロファージ関連FasLタンパク質はHIV感染者のリンパ系組織に高度に発現し.それは組織のアポトーシスレベルと相関している。 HIV感染者では活性化したリンパ球がアポトーシスを起こすため.安静時T細胞の活性化後にアポトーシス抑制タンパク質FLIPの発現が低下することから.アポトーシス抑制タンパク質FLIPの発現低下がFasによるリンパ球アポトーシスへの感受性と相関していると推測される。
HIV感染者では.腫瘍壊死因子TNFシグナル伝達経路がリンパ球のアポトーシスに関与していることが分かっている。 以前の報告では.HIV感染者の末梢血T細胞はTNFシグナル伝達経路によるアポトーシスに寛容であったが.最近の報告では.CD4+TおよびCD8+T細胞においてTNFR1およびTNFR2によって誘導されるアポトーシスに感受性があり.このアポトーシス伝達経路とTNFR1関連死ドメイン（TRADD.receptor このアポトーシス伝達経路は.TNFR1-associated death domain (TRADD), receptor-interacting protein (RIP), TNFR-associated factor 2 (TRAF2) の発現とは関係がなく.BCL-2の発現低下と関係があることが判明した。 アポトーシス時には.デスレセプターの架橋により.アポトーシス開始因子カスパーゼ-8やエフェクターカスパーゼ-3など.多くのカスパーゼ蛋白質が活性化されます。 これらの活性型カスパーゼタンパク質の両方は.HIVに感染したCD4+ TおよびCD8+ Tリンパ球に発現し.後者はTat.Env.NefおよびVprなどの様々な異なるHIVコードタンパク質によってin vitroで誘導される。別のカスパーゼタンパク質.ICEもHIV感染CD4+ T細胞で検出可能である。 HIV感染症が進行した患者さんでは.カスパーゼ3活性が上昇しているとの研究報告があり.生体内でのカスパーゼ発現とHIV発症の相関が示唆されています。 CD8+T細胞のアポトーシスにはTNFRが関与していること.HIVウイルスEnvタンパク質とCXCR4分子の結合によりTNFR2の発現が上昇し.CD8+T細胞がアポトーシス感受性を持つことが研究で明らかにされています。 HIV患者では.血清TNF値が有意に上昇し.血清可溶性TNFR2値も上昇することがあり.後者はHIV疾患の進行予測マーカーとなる。 TRAILは.HIVに関連するT細胞のアポトーシスにも関与するTNF関連のアポトーシス誘導リガンドで.HIV感染患者のT細胞はTRAILによるアポトーシスに感受性があることが研究で示されており.使用時には.TNFR2値を測定する。 TRAIL抗体のTRAILに対するアンタゴニスト機能により.活性化誘導性の細胞死を抑制する。
HIV感染者では.CD4+T細胞がHIV感染とgp120.tat.nefなどのウイルスタンパク質によってFasLタンパク質発現を上昇させ.Fas発現細胞に対するキラー細胞となることができる。 In vitroの研究では.FasLを発現するCD4+ T細胞はFasを発現するCD8+ T細胞を殺すことができる。FasLを発現するマクロファージもFasを発現するT細胞を殺す可能性があり.この殺し方はMHC分子によって制御されていない。 注目すべきは.マクロファージを介した殺傷は.主に非感染のバイスタンダーT細胞を選択することである。HIV特異的CTLは.Fasを発現する活性化リンパ球を殺傷する可能性がある。 HIV感染者では.ウイルスタンパク質Nef特異的CTLは.パーフォリンとFasを介した細胞傷害活性の双方を媒介することができる。 このように.ある種のHIV特異的エフェクター細胞は.HIV感染者の免疫系にとって劇薬であり.主に感染細胞がFasLを発現してHIV未感染のFas発現リンパ球を殺し.その状態がHIV感染者の免疫系に持続しているのです。
3.HIV感染症におけるアポトーシス蛋白の役割。
アポトーシスの発生には多くのタンパク質が関与しており.TNF.FasL.TRAILという3つの死因を誘発するリガンドが重要な役割を担っている。
Fas/FasLは.HIV感染症の免疫病態に重要な役割を担っています。 可溶性および細胞質結合型Fas/FasLのレベルは.HIV非感染者に比べて感染者で有意に高く.これはAIDS疾患の進行と相関している。 HIV感染者では.CD4+ TおよびCD8+ T細胞でFas分子の発現が増加し.末梢循環やリンパ節に存在する単球-マクロファージおよびNk細胞の表面でFasLの発現が増加した。 遺伝子マイクロアレイ解析により.HIV感染者のリンパ節でFas/FasLの発現が増加していることが判明した。 非感染細胞と比較して.HIV感染細胞はFasを介したアポトーシスに対してより感受性が高かったが.in vivoではアポトーシスの主要な部分を構成していなかった。 HIV感染者では.循環しているアポトーシスを起こす末梢血単核細胞の大部分がFasを発現していない。HIV感染マクロファージはHIV感染者のT細胞にアポトーシスを誘導するが.非感染者のT細胞には誘導しないことから.HIV感染で起こるアポトーシスはリンパ系組織が関与するという「バイスタンダー」効果仮説が提案された。 HIV感染で起こるアポトーシスは.感染に対応するリンパ組織の非感染細胞が関与している。 HIVに感染したチンパンジーのCD4+ T細胞は.Fas/FasL結合によりアポトーシスを誘導できないことが研究で示されている。しかし.SIVウイルスに感染したチンパンジーのCD4+ TおよびCD8+ T細胞はFas分子を発現し.TおよびB細胞はその表面で増加したFasLを発現している。 非進行性HIV感染者では.末梢血はFas蛋白分解が少なく.リンパ球はFas/FasL分子の発現が少なく.Fas分子の感度が低下していた。 FasLに対するモノクローナル抗体を用いてFas伝導経路を遮断すると.SIV感染急性期の疾患進行が緩和されることを示した研究がある。
HIV感染とそれに伴う合併症におけるTNF-αの病態.特にHIVウイルスの複製とCD4+T細胞のアポトーシスを媒介することについては.広く研究されているところである。 TNF-αの伝導経路を阻害しても.HIVに対する免疫学的な優位性は見出せず.むしろウイルス量の増加など重大な副作用があることが.いくつかの実験で明らかにされている。 また.臨床試験の結果.遺伝子組換えTNF-αは毒性が強く.潜伏HIVを消去する方法として使用できないことが判明しています。
TNFスーパーファミリーの一員であるTRAILは.HIV感染におけるCD4+ T細胞のアポトーシスを仲介し.感染および非感染T細胞においてデスレセプターDR4およびDR5と相互作用することで作用します。 樹状細胞やマクロファージがHIVに感染するとTRAILの発現が増加し.非感染バイスタンダーT細胞のアポトーシスが誘導される。 HIV感染者では末梢血TRAIL血清濃度が非感染者に比べて上昇し.個々の有核細胞死における受容体DR5の発現が増加した。HIV感染末梢血でTRAILを発現するプラズマ細胞様樹状細胞は非感染者のアポトーシスを誘導するが.HIV感染者のCD4+T細胞では誘導しないことがわかった。 HIV感染者のリンパ組織ではTRAILとDR5の発現が増加していた。HAART治療開始後は.末梢血中の遊離TRAILレベルの低下とCD4+ T細胞によるTRAILとDR5の発現の低下が認められた。 しかし.HIV感染者のリンパ組織では.HAART治療開始後.TRAIL発現の低下が認められたが.DR5発現の低下は認められなかった。
In vitroの研究では.HIV感染者のマクロファージを組換えTRAILタンパク質で処理すると.HIVウイルス量が有意に減少することが示され.組換えTRAILタンパク質がHIV感染症の治療薬となる可能性が示唆されています。 組換えTRAILタンパク質とDR4およびDR5に対するモノクローナル抗体は.現在.腫瘍細胞のアポトーシスを誘導する腫瘍治療薬として.第I相および第II相臨床試験で使用されています。 理論的には.組換えTRAILタンパク質を用いたHIV感染者の免疫学的治療は.HIV感染細胞を殺すことができるが.バイスタンダーCD4+T細胞もアポトーシスを起こすことができる。in vitroの研究では.HIV感染者のPBLに組換えTRAILタンパク質を用いて治療すると.HIVウイルスの数が減少するが.リンパ球の数および機能に変化は見られないことが明らかにされている。
体の免疫系が新しい抗原によって刺激され.それまで活性化していた他の抗原特異的な免疫細胞が減少してしまうのです。 そのメカニズムには.活性化した免疫細胞のアポトーシスが関与しており.活性化誘導細胞死（AICD）と呼ばれている。 HIV感染時の免疫系の慢性的な活性化は.全身のリンパ節腫脹.Bリンパ球.活性化Tリンパ球.NK細胞.抗原提示細胞の増加.高ガンマグロブリン血症によって特徴付けられる。 HIV感染症では.循環活性化単球（HLA-DR+）.活性化CD8+T細胞（CD38+）.CD4+T細胞の減少や疾患進行など.慢性的に免疫活性化が起こることが研究で明らかになっています。 慢性的な免疫刺激は.Fas依存的かつ独立したメカニズムによってCD4+ T細胞のAICDを引き起こす。HIV感染時には.AICDはCD4+ T細胞に限定されず.CD8+ T細胞の枯渇にも作用し.HIV感染時の活性化CD8+ T細胞によるプログラムデス1（PD-1）の発現と関連している。 .
HIV感染時の慢性的な免疫刺激の原因は多様であり.特に.持続的に複製するウイルス.循環するHIVタンパク質.日和見感染物質および他の感染物質の再活性化が挙げられる。HIV感染における疾患進行中の慢性免疫活性化には.制御性T細胞数の絶対数の減少が関係していると言われている。 最近の研究では.消化管におけるCD4+ T細胞の枯渇が微生物の再局在化をもたらし.エンドトキシンや細菌DNAなどの循環中の微生物成分が増加し.HIV疾患の進行と関連することが示されています。 微生物産物の全身循環は.消化管CD4+ T細胞のAICDを促進するToll様受容体シグナル伝達経路の活性化をもたらし.CD4+ T細胞の減少につながる。 また.微生物製剤の全身循環は.PD-1発現やIL-10産生のアップレギュレーションを通じて.T細胞の増殖や機能を抑制する。
4.HIVタンパク質とアポトーシス
Gp120は.HIVゲノムがHIV細胞膜上に発現する糖タンパク質で.CD4受容体およびCXCR4またはCCR5共受容体に結合し.ウイルスの付着と細胞侵入を促進する。 膜結合型および可溶性gp120とCD4レセプターが結合し.感染および非感染CD4+ T細胞のアポトーシスを引き起こす。 研究により.CD4+ T細胞におけるgp120誘発アポトーシスに関与する複数のメカニズムが示されている：Fas.FasLおよびTNF-αの発現上昇.Fasの分子模倣.TRAIL.DR4およびDR5の発現上昇.G2期の細胞周期停止誘導.活性酸素ラジカル生成.BCL-2発現低下.mTORおよびp53タンパク質リン酸化.アポトーシス促進タンパク質の発現上昇.Fasの発現上昇.DR4およびDR5の発現上昇。 PUMA発現の増加.P38タンパク質の活性化。 生体内のHIV感染において.どのメカニズムが主要な役割を果たしているかは明らかではないが.はっきりしているのは.gp120分子が多能性を持ち.CD8+T細胞.血管内皮細胞.神経細胞.心筋細胞.腎尿細管細胞.肝細胞などのアポトーシスを誘導していることである。
TatはHIVのトランス活性化タンパク質で.HIVロングターミナルリピート配列の転写を促進し.CD4+T細胞のアポトーシスに多面的に関与する。 Tatタンパク質はウイルスのライフサイクル初期に産生され.HIV感染細胞からは分泌され.非感染細胞にはクラスリン媒介エンドサイトーシスにより取り込まれることが可能である。 Tatタンパク質は.使用する細胞.内在性発現ベクター.適用するTatタンパク質の量によって.in vitroでアポトーシス効果および抗アポトーシス効果を発揮することが研究により明らかにされています。 非感染のJurkat T細胞を低用量のtatタンパク質で処理すると.TNF.Fas.TRAIL分子によって誘導されるアポトーシスに対する耐性が得られ.カスパーゼ10の発現が減少し.Bcl-2とc-FLIPの発現が増加しました。 また.tat タンパク質は細胞内の微小管に結合し.その変質とBimを介したミトコンドリア依存性のアポトーシスを引き起こした。 HIV感染者においてTatがアポトーシスを誘導または阻害するメカニズムは.Tatが抗アポトーシス血清濃度で体内に存在するため.まだ解明されていない。HIV感染者の単球やマクロファージをTatタンパク質で処理すると.TRAIL分子の細胞発現が上昇し.非感染の「バイスタンダー」であるT tatタンパク質を投与したチンパンジーのT細胞は.tatが媒介するアポトーシスに拮抗する。
VpuはHIVゲノムにコードされたヘルパータンパク質で.CD4受容体の発現をダウンレギュレートし.感染したCD4+T細胞のさらなる感染を防ぐとともに.新たに生成したウイルスが細胞質で「芽」を出すことを可能にする。 Jurkat T細胞におけるVpuタンパク質の高発現は.Fasを介したアポトーシスに対する感受性を高めるが.これはVpu分子を発現するHIV感染細胞における細胞内NF-κBを介した抗アポトーシス遺伝子発現の抑制に関連している。 HIVウイルス構造NL4-3からVpu成分を除去すると.CD4+ T細胞の枯渇が減少した。 研究により.異なるHIVウイルス亜型に由来するVpuタンパク質は.CD4+ T細胞枯渇の割合が異なることが示されている。
Nefタンパク質は.HIVウイルスゲノムにコードされた多機能タンパク質で.主にウイルスのライフサイクルの初期に発現し.ウイルスの複製を促進しながら.CD4受容体やMHC-I分子の発現をダウンレギュレートする役割を担っています。 Nefタンパク質を発現するT細胞は.Fas分子とFasL分子の発現を上昇させ.Bcl-2とBcl-XLの発現を低下させ.PD-1分子の発現を上昇させ.カスパーゼ依存性および独立性の経路でアポトーシスを誘導する。 感染したCD4+ T細胞によって産生されたNefタンパク質は.リソゾーム透過性の増加とカテプシンDの細胞質への放出を引き起こし.続いてミトコンドリア外膜の破裂につながる。感染していないCD4+ T細胞に対するNef分子の作用は.まだ解明されていないがCXCR4とSDF-1αの作用に関連していると考えられるメカニズムによってアポトーシスにつながる可能性がある。
5.免疫細胞のアポトーシスと免疫損傷
5.1 CD4+T細胞アポトーシスと免疫傷害における
CD4+T細胞は.体液性および細胞性免疫の産生を促進し.抗体およびCD8+CTLの産生を促進する.免疫系のヘルパーT細胞と考えられている。抗原に遭遇すると.Tヘルパー細胞はエフェクター細胞に分化し.γ-IFN.IL-4.IL-10およびその他の免疫調節分子を大量に分泌する。 HIV特異的CD4+T細胞の欠如。 抗レトロウイルス療法がウイルス量を制御した後に起こるHIV特異的CD4+ T細胞の増殖は.CD4+ Tエフェクター細胞の重要な役割を確認する。また.それはHIV感染の急性期にHIV特異的CD4+ T細胞反応が急速に失われることを確認するものである。 いくつかのメカニズムがこの損失を説明できる：HIVウイルスがホーミングレセプターCD62Lに結合した後.HIV特異的CD4+T細胞前駆体がリンパ節で破壊される；天然のCD4+T細胞前駆体が感染したリンパ組織に集められると.HIV感染樹状細胞の誘導下で殺されてしまうのだ。 このように.急性HIV感染時には.急速に増殖するHIV特異的CD4+ Tメモリー細胞はHIVに非常に感染しやすく.他のメモリーCD4+ T細胞よりも多くのウイルスDNAを運ぶことから.HIVはCD4+ T細胞に優先的に感染し.その後の優先的破壊に至ることが示唆される；活性化したHIV特異的CD4+ Tエフェクター細胞の破壊はFasLにより媒介されており HIV感染者におけるHIV特異的CD4+ T細胞の低レベルは.高いレベルのウイルス血症.末梢血樹状細胞との相互作用の「不能」.またはCD4+ CD25+制御性T細胞による抑制と関連している。 これは.末梢血樹状細胞の抑制.あるいはCD4+CD25+制御性T細胞による抑制に関連している。
T細胞は免疫反応の過程で.主にγ-IFNを分泌するTh1細胞とIL-4を分泌するTh2細胞に分化し.Th1細胞は抗ウイルスCTL反応に重要な役割を担っている。 病原体が活性化したマクロファージや樹状細胞由来のIL-12.病原体が活性化したNK細胞由来のγ-IFNなど.多くのサイトカインがNaïve T細胞のTh1細胞への分化に影響を与え.これらのサイトカインが重要である。 HIV感染はサイトカインの分泌パターンを変化させる。 HIV感染の進行は.末梢血単核細胞によるIL-2.IL-12.γ-IFN分泌の減少.IL-4.IL-10分泌の増加を伴い.CD4+T細胞の減少.疾患の進行のポインターとなっている。 γ-IFN産生T細胞は.HIV感染の経過中.持続的に存在した。 Th1細胞の中には.BCL-2タンパク質の発現によって制御される活性化誘導型細胞死（AICD）に対して感受性を示すものがある。 IL-2産生T細胞の減少の進行は.アポトーシスに対する感受性と疾患の進行の両方に相関しています。 これらの知見は.HIV感染時の末梢血Th細胞AICDの増加とHIV特異的免疫障害の相関を示唆するものである。
5.2 CD8+T細胞の分化の変化。
HIV感染者では.HIVが強力なCD8+ CTL反応の産生を刺激する。 急性感染時には.末梢血中のCTL反応とウイルス量が増加し.CTL反応がピークに達するとウイルス量は減少し.慢性感染時には.CTL反応とウイルス量に負の相関が認められる。 CD8+CTLは.HIVウイルス血症の制御に重要な役割を果たし.チンパンジーでの研究では.SIV感染後にCD8+T細胞が枯渇すると.ウイルス感染の早期制御はできないことが明らかにされている。 CD8+T細胞の枯渇もまた.HIV感染を抑制することができなかった。 In vitroでのウイルス特異的CTLの解析から.HIV特異的なCTLの機能欠損は.ウイルスを制御する能力を低下させることがわかった。 HIV特異的CD8+ CTLはγ-IFNやCCL4などの抗ウイルス分子を産生するが.大半のCTLは低レベルのパーフォリンを発現し.標的細胞を殺すのに有効ではない。CTL分化の変化はアポトーシス増加と関連しており.分化したCD8+ CTLサブクラスはFas誘発アポトーシスに対する感受性が異なっている；生体内の劣悪なサイトカイン環境は細胞にとって有害である の生存を保証します。 また.HIV抗原が制御性CD8+ T細胞（Regulatory CD8+ T）のTGF-β分泌を誘導し.HIV特異的CD8+ T細胞のγ-IFN応答を低下させることが示されており.CTLがHIV感染を制御できないのは.免疫制御T細胞も関係していると考えられる。 したがって.活性化誘導性細胞死（AICD）と抑制性サイトカインは.CD8+ CTL分化不全の重要なメカニズムであると言える。
6.T細胞アポトーシスとAIDSの進行。
HIV感染者やSIV感染動物モデルでの研究により.T細胞アポトーシスの強度とAIDSの進行の間に相関関係があることが示されている。 第一に.長期無増悪HIV感染者はT細胞アポトーシスが低いこと.第二に.西アフリカの研究では.HIV-1より病原性の低いHIV-2感染は.低いレベルの免疫活性化とT細胞アポトーシス減少を示すこと.第三に.HIV-1とHIV-2のウイルス感染を同様のCD4+T細胞枯渇で比較すると.免疫活性化とCD4+T細胞枯渇があることがわかったこと 第4に.レンチウイルス感染動物モデルと対照動物モデルを比較したところ.レンチウイルス感染動物モデルでリンパ球のアポトーシスが起こっていることがわかりました。 チンパンジーSIV感染動物モデルの研究では.高ウイルス量.高免疫活性化.CD4+ T細胞アポトーシスの増加に伴うCD4+ T細胞の漸減が示されている。 マウス研究モデルでの研究により.T細胞免疫不全症において慢性的な免疫活性化が重要な役割を果たすことが明らかになりました。 抗原刺激に応答して一貫して発現することができるCD70分子を発現するトランスジェニックマウスを構築することにより.HIV感染と同様の臨床プロファイル.すなわちNaïve T細胞のエフェクターT細胞への変換が進行し.日和見感染によりNaïve T細胞プールが枯渇し最終的にアポトーシスに至ることが期待できる。 結論として.上記の実験結果は.慢性的な免疫活性化が.AIDS進行の主要な病理学的分子機構であるCD4+ T細胞の機能異常とアポトーシスの主な原因である可能性をさらに示すものである。
7.ウイルスによるアポトーシスの回避。
アポトーシスの阻害は娘HIVウイルス粒子の産生を促進し.いくつかのHIVウイルス遺伝子産物は抗HIVウイルス活性を有する。nef.gp120.Vpuタンパク質はHIV感染細胞におけるCD4分子の発現をダウンレギュレートし.gp120-CD4分子を介したアポトーシスを阻止する。 この戦略により.感染細胞はCTLやNK細胞による死滅から守られた。 ウイルスタンパク質Vprが低発現すると.BCL-2の発現が上昇し.BAXの発現が低下して.アポトーシスが抑制される。 HIV感染リンパ節では.in vivoアポトーシスが主に非感染バイスタンダー細胞で起こっており.アポトーシスの間接的な分子機構が示唆された。また.HIV感染者のリンパ組織にはアポトーシスCD8+ CTL.B細胞.樹状細胞が存在することが示唆された。 一方.HIVに感染した細胞はアポトーシスに対する感受性が低く.HIVによる細胞死に対する耐性があることが示唆された。 このように.HIVウイルスは.免疫系の破壊につながるアポトーシス機構が活性化する前に制御することで.自らの生存を確保しているのである。