면역학의 개요
: 우리의 환경에는 여러 가지 종류의 감염성 미생물(바이러스,세균,진균,원충동물등)이 존재
한다. 만일 이들을 이기지 못하면 숙주는 사망한다. 정상개체에서 대부분의 감염은 짧은 기
간 지속되며, 영속적 장애를 남기는 경우는 드물다. 이것은 면역계통(Immune system)의 덕
분이다. 미생물의 숙주 침입은 여러 형태이며 이에 대처하기 위한 많은 면역반응이 필요하
다.
■ 후천성 및 선천성 면역
면역반응은 병원체 또는 이물질 인식에 관여하며 그것에 대해 반응을 일으켜 그것을 제거하
고자 한다.
면역반응의 2가지 category
A. 선천성면역 (innate immune response)
B. 후천성면역 (adaptive immune response)
특정 병원체에 대해 고도의 특이성 (specificity) : 감염체를 "기억"하고 있다가 그 병원체가
질병을 일으키는 것을 방지하는 특성으로 홍역, 디프테리아; 감염후 종생면역등이 이에 속
한다. 면역반응은 백혈구에 의해 주로 일어나며 중요한 group은
1. 단핵구(monocyte), 대식세포(macrophage), 다핵형 중성구(neutrophile)와 같은 식세포
(phagocytic cell) - 미생물에 결합, 세포 안으로 흡수 파괴
식세포는 원시적 비특이적 인식계통(recognition system)을 사용하고 여러 가지 미생물의
생산물에 결합하기 때문에 선천성 면역을 중개한다. 실제로 감염에 대한 방어 제 1선 구축
역할을 한다.
2. 림프구(lymphocyte) - 각 병원체를 특이적으로 인지한다.
△ B림프구(B-cell)
항원이라고 일컫는 특이분자를 인식하고 그것과 결합하는 분자, 즉 항체를 생산하여 유리한
다. 항원은 병원체 그 자체나 병원체가 생산하는 독소(toxin)를 말한다.
△ T림프구(T-cell)
넓은 범위의 활성을 가진다. B림프구의 증식과 항체 생산을 조절하고, 식세포와 상호 작용
하여 식세포가 잡아 놓은 병원체를 파괴하는 것을 도와준다. 바이러스에 감염된 세포를 인
지하고 그를 죽인다.
△ 림프구와 식세포의 상호작용
일부 식세포는 항원을 잡아서 그것들을 그들이 인지하는 형태로 T cell에 제시하는 역할을
한다. 즉, 항원제공(antigen presentation)역할을 담당한다. T cell은 가용성 인자(cytokine)을
유리
- cytokine은 식세포를 활성화하여 식세포로 하여금 식세포가 포획한 병원체를 죽이도록 한
다.
식세포는 B cell에 의해 생산된 항체를 이용하여 병원체를 보다 효과적으로 인지한다.
감염의 초기단계 - 선천적 반응이 압도적
후기단계 - 림프구에 의한 후천성 면역반응
림프구는 병원체를 기억, 만일 감염이 있을 경우 보다 유효하고 빠른 반응을 일으킨다.
■ 면역계통의 세포
면역반응은 여러 세포와 이 세포들이 분비하는 가용성 분자들에 의해 중개된다.
1. 식세포(phagocytes)
장수하는 식세포 중 가장 중요한 그룹은 단핵식세포계에 속한다. stem cell(골수 간세포)에
서 유래한다. 감염체를 포함한 입자를 세포내로 빨아들여 파괴함. 이런 목적달성을 위해 그
런 입자와 마주칠 장소에 전략적으로 위치하고 있다. 혈액에 있어서 단핵구(monocyte)라고
알려진 세포들이 이 세포계에 속한다. 이들이 조직으로 이동하여 조직대식세포(macrophage)
가 된다. 이들 세포들은 항원을 T cell에 제공하는 일을 한다. 또 하나의 중요한 식세포는
다핵성 중성구(polymorphonuclear neutrophil)로 대부분 혈액에 백혈구를 구성 - 수명이 짧
으며 이물질 탐식 파괴 후 사멸한다.
2. 림프구(lymphocyte)
병원체를 면역학적으로 특이하게 인지하여야 할 책임을 가지고 있으며 따라서 후천성 면역
을 개시한다. 골수 간세포에서 유래하나 T cell은 흉선(thymus)에서 B cell은 골수(bone
marrow)에서 발육함.
△ B cell
표면의 수용체 분자를 사용하여 특정항원을 특이하게 인식함. 특이항원을 인지하면 분열하
여 형질세포(plasma cell)로 분화됨. 형질세포는 분비될 수 있는 가용성 형태의 많은 수용체
분자 생산 (항체)
항체; 혈액, 조직액에서 볼 수 있는 당단백(glycoprotein)
처음 B cell을 활성화한 항원과 결합
항체는 면역계통의 다른 부분을 활성화하여 항원을 가지고 있는 병원체를 제거
△ T cell
B cell에 작용, B cell로 하여금 분열, 분화하여 항체를 만들도록 도와준다.
단핵식세포에 작용 그들이 병원체를 파괴하도록 도와준다. - 협조 T 세포(helper T cell)
바이러스나 세포내재성 병원체에 감염된 숙주세포 파괴 - 세포독성 T 세포(cytotoxic T
cell)
T cell들은 T세포항원수용체(TCR)이라는 특이 수용체를 사용하여 항원인지
T cell들은 다른 세포에 시그널을 보내는 cytokine이라는 가용성 단백질을 생산하거나 직접
적 인 세포-세포간의 상호작용에 의해 효력을 나타낸다.
3. 세포독성세포
세포독성 T 세포외에 단핵식세포도 감염세포를 인지하면 세포독성을 나타낸다. 여러 종양세
포와 바이러스 감염세포에서 일어나는 세포 표면변화를 인지하는 능력을 지닌 한그룹의 림
프구(대과립 림프구,LGLs)가 있다. 이들 역시 표적세포에 손상을 가하나 Tc와 달리 비특이
적인 인지계통 사용 - 자연살해(NK)세포활성
대식세포와 LGLs는 모두 특이항체로 코팅된 표적세포를 인지하여 파괴한다. 호산성다형구
(eosiniphil)은 주혈흡충약충(schistosome)과 같은 크기가 큰 세포외재성 기생충도 인지하여
파괴하는 특별한 백혈구이다. 이들 세포들은 그들 세포내 과립의 내용물을 유리하여 표적세
포에 손상을 입힌다.
4. 부차적(Auxiliary)세포
호염구(basophil), 비반세포(mast cell)들은 주위 조직에 염증을 야기하는 중개물질(mediator)
을 포함하는 과립을 가지고 있다. 이 중개물질들은 이 세포들이 자극되면 유리된다. 혈소판
은 혈전형성(thrombogenesis)시 활성화되면 염증성중개물질을 유리할 수 있다. 염증반응의
중요목적은 감염부위에 백혈구와 가용성 중개물질을 모으는 일이다.
■ 면역의 가용성 중개물질
1. 급성기단백질
감염기간 중 급속히 혈청농도 증가
예) CRP(C반응성 단백질)은 폐렴구균유래의 C 단백질과 결합하는 능력을 가지고 있다. 이
것은 세균에 결합할 때 보체의 결합을 촉진하여 식세포를 자극,세균을 탐식하도록 한다. 이
와 같이 단백질로 표면을 코팅하여 탐식작용을 증가시키는 과정을 옵소닌화(opsonization)
이라하고 CRP와 보체단백질을 옵소닌(opsonin)으로 작용한다고 말한다.
2. 보체(complement)
보체계는 약 20종의 단백질로 구성되어 있고 전반적인 기능은 염증을 통제하는 것이다. 보
체계 구성성분 중 몇가지는 급성기 단백질이다.
△ 부경로(alternative pathway)
대부분의 미생물은 선천적, 비특이적인 반응경로를 통해 보체계를 자발적으로 활성화한다.
- 보체 분자들이 미생물에 코팅 - 식세포에 쉽게 탐식되게 함
△ 고전적 경로(classical pathway)
병원체 표면에 결합된 항체에 의해 활성화됨. 항원 특이성 후천성 면역반응의 하나이다.
보체활성화는 혈액응고계처럼 각 구성성분이 차례로 다른 구성성분에 작용(폭포상반응,
cascade reaction)
① 식세포에 의해 탐식되는데 필요한 미생물의 옵소닌화(코팅)
② 감염부위에 탐식세포를 끌어 모으게 하는 작용(화학주화성)
③ 활성화가 일어난 부위에 혈류증가, 혈장분자들에 대한 모세혈관 투과성을 증가시키는 작
용
④ 보체활성화를 유발한 세포, 그람음성세균, envelop막이 있는 virus, 또는 미생물의 원형질
막 에 미치는 손상작용, 이 작용에 의해 용해가 일어날 수 있다.
3. Cytokine
면역반응이 일어나고 있는 기간 중 세포들간에 신호를 보내는 생물학적 작용에 관여하는 일
단 의 분자들로 단백질, 펩타이드, 당펩타이드로 구성되어 있다.
▲ 분류
인터페론(INFs)
바이러스 감염의 전파를 제한
INFα, INFβ - 바이러스에 감염된 세포에 의해 생산
다른 형태의 인터페론은 활성화된 T cell에 의해 생산된다.
인터루킨(Interleukin)
대부분 T cell에 의해 생산 - lymphokine이라고도 부른다.
다른 세포들이 분열하고 분화하도록 하는 작용
인터루킨에 대한 수용체를 발현하고 있는 제한된 그룹의 세포에만 작용
콜로니 자극인자(CSFs)
골수간세포와 혈액에 백혈구 전구세포의 분열과 분화를 유도
기타
TNFα, 종양괴사인자, TGFβ,전환성장인자 - 염증과 세포독성반응의 중계
4. 항체(antibody)
면역글로부린(Ig)
B 림프구에서 생성되는 혈청분자
모든 항체는 비슷한 기본구조, 항원과 결합하는 부위는 다양하다. 각 항체는 단지 하나의 항
원에만 특이적으로 결합한다.
항체분자의 일부(Fab;Fragment antigen binding) ; 항원과 결합
그 이외의 부분(Fc) ; 식세포 또는 보체 분자 중 하나와 같은 면역계통의 요소와 상호작용
중성구, 대식세포, 단핵식세포들은 표면에 Fc수용체를 가진다.
따라서 항체가 병원체에 결합하는 경우 항체는 Fc부분을 통해 식세포에 결합된다.
- 병원체 식세포에 의해 섭취, 파괴
이 때 병원체는 식세포에 의해 탐식되었다 말하고 항체는 옵소닌으로 작용한다.
식세포는 활성화된 보체성분(C3b)나 항체를 옵소닌으로 사용하여 이물질을 인지하여 식작용
을 나타낼 수 있다. (보체 + 항체가 같이 존재할 때 식작용이 가장 유효하다.)
■ 항원
과거 항원이라는 용어는 B cell을 자극하여 특이항체를 생산하는 분자를 가리키는 말이었으
나 현재에는 면역계통의 후천성요소, B cell 또는 T cell, 또는 이두가지 세포 모두에 의해
특이하게 (specifically)인지될 수 있는 분자를 총칭하는 말이다. 항체분자는 감염미생물 전
체에 결합하지 않고 미생물 표면의 많은 분자 중 하나에 결합한다. 어떤 일정한 병원체에
대한 몇가지 다른 항체가 있을수 있으며 이들 각 항체는 그 병원체 표면 에 존재하는 각각
다른 항원에 결합한다. 항체는 항원결정기(antigenic determinant) 도는 에피토프(epitope)라
하는 항원의 특정 구조부분 에 결합한다. 어느 특정한 항원은 여러 다른 에피토프 또는 반
복된 에피토프를 가질 수 있다. 따라서 항체는 어느 하나의 항원분자 전체에 특이적이라기
보다 에피토프에 특이적이다. T cell역시 항원을 인지한다.
세포내에서 유래되는 항원 -다른 숙주의 표면에 존재하는 작은 polypeptide절편을 인지
예) 바이러스에 감염도니 숙주세포 ; 세포표면에 바이러스 단백질의 작은 절편을 발현
- 세포독성 T cell에 의해 즉시 인지됨
△ 항원 절편은 특수그룹분자로 세포표면에 존재한다.
- 주요조직적합복합체(major histocompatibility complex ; HMC)로 알려진 유전자로 암호화
되어 있으며 이를 HMC분자라한다.
T cell은 그들의 항원 특이성 수용체(TCRs)를 이용하여 MHC분자에 결합된 항원성peptide
를 인지한다.
■ 면역반응
1. 항원의 인지
2. 항원 제거반응 단계
후천성 면역에서 림프구는 면역인식 (immune recognition)을 수행하고 면역인자는 클론선택
(clone selection)에 의해 성취된다.
A. clone 선택
각 림프구는 B cell, T cell에 무관하게 단지 하나의 특정항원을 인지한다. 전체 면역계통은
많은 수의 항원을 특이하게 인지할 수 있으며 특정항원을 인지한 림프구는 전체 림프구 중
극소수에 해당한다.
감염미생물에 대한 적절한 면역반응은 클론선택설로 설명된다.
- 항원이 그를 인지한 소수세포에 결합하면 세포들이 급속 증식되도록 유도된다.
수일내에 세포들은 적절한 면역 반응을 일으킬 충분한 수로 증식된다.
다시 말하면 항원은 그 자신의 항원결합세포의 클론을 선택한다.
B. 면역효과기전
면역계통이 병원체를 파괴할 수 있는 방법은 여러 가지이다.
각 방법은 병원체의 생활주기의 특정단계에 있는 특정타입의 감염에 적절하다.
이런 방어 기전을 효과시스템(effective system)이라고 한다.
① 항체는 병원체와의 결합만으로 병원체와 싸울 수 있다.
예) 감기 리노바이러스의 외피단백질에 대한 항체는 바이러스 입자가 숙주세포에 결합하는
것을 방해한다.
② 항체는 보체를 할성화하는데 작용하거나 식세포의 식균작용을 촉진하는 옵소닌으로 작용
할 수 있다. 식세포는 위족을 내어 병원체를 섭취한다. 미생물은 식소체(phagosome)안으로
들어간 다. (세포내 이입; endocytosis)
③ 세포독작용은 식균하기에 크기가 큰 전체세포에 대한 효과시스템이다. 세포독성 T 세포
과립은 표적세포 외막에 구멍을 뚫을 수 있는 perforin이라는 분자를 포함하고 있다. 일부
세포독성 T 세포는 자기파괴의 프로그램을 시작하도록 표적세포에 신호를 보낼 수도 있으
며 결과적으로 DNA분절을 야기하는데 이런 과정을 apoptosis라 한다.
C. 염증
면역계통 세포는 신체전체에 분포되어 있으나 감염이 일어나는 경우에 감염부위로 모이고
세포생산농도가 증가될 필요가 있다. 이 제과정이 염증으로 나타난다.
염증은 다음 3단계로 일어난다.
① 감염부위 혈액공급 증가
② 혈관내피세포 모세혈관 투과성 증가
- 보통 때 통과할 수 없었던 거대분자도 통과 가능, 면역반응에 관계하는 가용성 중개물질
감염부위도달
③ 백혈구가 모세혈관으로부터 주위조직으로 이동
세포는 화학 주화성(chemotaxis)이라는 화학적유인과정에 의해 감염부위로 이동
■ 예방접종
면역학적 연구 결과가 성공적으로 응용된 부분이 백신 예방접종이다. 예방접종의 원리는 후
천성 면역의 2가지 요소, 즉 "특이성"과 "기억"에 근거한다. 기억세포는 2번째 같은 항원과
마주치면 면역계통으로 하여금 더욱 강한 반응을 일어나게한다. 백신 개발의 목적은 항원성
의 상실 없이 해독이 없도록 병원체나 독소를 변화시키는 것이다. 이것은 항체와 T 세포가
항원의 특정부위(에피토프)를 인식하나 미생물전체 또는 독소전체를 인식하지 않기 때문에
가능하다. 디프테리아 독소는 근육세포를 파괴한다. 이 독소를 포르말린으로 처리하면 항원
성은 있으나 독 성은 없도록 할 수 있다(변독소; toxoid) 이 변독소는 백신으로 사용된다.
■ 면역병리학
면역계의 현재와 같은 발전은 감염미생물의 강한 진화론적인 선택적 압력에 의해 생겨났다
고 생각된다. 그러나 면역계 그 자체가 질병의 원인이 되거나 바람직하지 못한 결과를 초래
하는 경우도 더러 있다.
면역계통의 부전
① 자기항원의 인지착오 - 자가면역
정상 면역계는 개체자신의 조직을 "자기"로 인식하여 자신에 대해서는 반응하지 않는다.
그러나 자기자신의 성분에 대해 반응할 때 자가면역질환이 생긴다.
(류마토이드 관절염,악성반혈)
② 무력한 면역반응 - 면역결핍(immunodeficiency)
면역계 어떤 요소의 결함에 의해 나타남
출생후 증상을 나타내는 선천성(유전성)면역결핍증
AIDS(후천성면역결핍증)
③ 과다면역 - 과민반응(hypersensitivity)
면역반응의 균형상실
식품분자와 같은 해롭지 않은 항원에 대해 면역반응
꽃가루 - 천식,고초열 야기
④ 수혈과 이식편 거부반응
면역게는 정상이나 그것이 만들어낸 면역반응이 의학의 관점에서 폐가 되는 경우
수용자의 면역계가 공여자의 혈액 또는 이식조직을 공격
- 공여자와 수용자의 주의 깊은 적합시험 필요
* 오영민님에 의해서 게시물 이동되었습니다 (2004-05-08 18:10)
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