과항체매개면역반응 13 13

작동반응: 세포매개면역반응 과 항체매개면역반응

 항체매개 작동 기능

 세포매개 작동 반응

 세포매개 세포독성의 실험적 평가

13

서론 (397)

 세포매개 면역반응과 체액성 면역반응의 작동세포와 작동분자는 병원체나 비정상 세포를 제거함으로써 숙주를 보호함

 체액성 면역반응의 작동 분자(항체)는 다양한 방법으 로 병원체를 제거함

 세포매개 면역반응의 작동세포









항체13-1 항체매개 작동 기능 ⁽³⁹⁸⁾

 항체는 활성화된 B 림프구에 의해 생성되어 병원 체로부터 숙주를 보호함

 항체는 다양한 방법으로 병원체의 제거와 파괴를 매개함

 항체는 동형(클래스)에 따라 작동기능이 다름

1. 항체가 병원균의 제거와 파괴를 매개하는 방법 ⁽³⁹⁸⁾

 항체는 다양한 방법으로 병원체로부터 숙주를 보 호함

 병원체(독소)에 결합하여 중화시키고 병원체가 세포의 수용체에 접촉하는 것을 막음

 병원체의 옵소닌화를 촉진함

 보체를 활성화시켜 병원체의 파괴를 촉진함

 항체-의존 세포매개 세포독성^(ADCC)을 일으켜 감염된 세포를 제거함

2. 항체 동형에 따른 작동 기능 ⁽⁴⁰⁰⁾

 항체의 동형은 Fc 부위에 의해 결정됨

 항체의 동형에 따라 작동 기능이 다름 (13.2)

 항체의 생물학적 작동 활성은 항체의 Fc 부에 결 합하는 수용체를 가진 세포나 분자에 의해 나타남

(13.2)

3. Fc 수용체에 의한 항체 작동기능 매개 ⁽⁴⁰³⁾

 항체의 많은 작용기전은 여러 종류의 세포에 존재 하는 항체수용체(FcR)와의 상호작용에 의하여 기 능이 결정됨

 FcR은 다수의 항원-항체 복합체에 의하여 교차결 합하면 작동반응을 일으킴

 FcR은 항체 단독에 결합했을 때는 신호를 전달하지 않 음

 FcR은 세포에 따라 발현되는 유형이 다름

 FcR의 유형에 따라 결합하는 항체의 동형과 신호 특성 이 다름 (표3.3)

1) FcR 신호 ⁽⁴⁰³⁾

 FcR은 여러 분자의 항체로 둘러싸인 병원체에 의 해서 교차결합하거나 중합되었을 때 활성화됨

 1분자의 항체는 FcR을 활성화시키지 못함

 FcR 결합에 의한 신호의 특성은 FcR에 존재하는 세포질 모티프에 의해 결정됨

 ITAM에 의해 활성화 신호가 전달됨 (활성 FcR)

 ITIM에 의해 억제 신호가 전달됨 (억제 FcR)

 FcR에 ITAM 모티프가 없는 경우에 FcR 결합에

의한 신호는 ITAM 모티프를 가진 공통 γ 사슬과

복합체를 이루어 활성화 신호가 전달됨

ITAM 모티프와 ITIM 모티프 ⁽⁴⁰³⁾

 ITAM 모티프





 ITIM 모티프







 면역세포는 받는 신호에 따라 활성 FcR과 억제 FcR의 발 현이 다름





2) FcγR ⁽⁴⁰⁶⁾

 FcRγ의 종류는 FcR 중 가장 다양함

 FcRγⅠ~ FcRⅣ

 IgG 서브클래스와 다양한 친화력으로 결합함

 FcRγⅠ, Ⅲ, Ⅳ는 활성화 신호를 전달함

 ADCC와 포식작용에 의한 병원체 제거에 관여함

 FcRγⅡ는 억제 신호를 전달함

3) FcαR ⁽⁴⁰⁷⁾

 FcRα은 IgA와 결합함

 IgA를 세포횡단시키는 점막상피세포의 poly-IgR(pIgR) 와도 결합함

 혈액 내로 분비되어 IgA와 결합한 형태로도 존재 함

 활성 신호를 전달함

 ADCC와 포식작용에 의한 병원체 제거에 관여함

4) FcεR ⁽⁴⁰⁷⁾

 FcRε은 IgE와 결합함

 히스타민, 단백질분해효소, 염증성 매개물질을 방출하 는 신호를 전달함

 비만세포, 호산구, 호염기구에서 발현됨

5) pIgR(polymeric Ig receptor) ⁽⁴⁰⁷⁾

 상피세포에서 발현됨

 IgA와 IgM이 조직

호흡계, 생식계)

의 내강으로 이동하는 것을 도움

(13.2e)

6) FcγRn ⁽⁴⁰⁸⁾

 FcRγ의 일종으로 신생아에서 발현되는 FcR임

 IgG과 결합함

 장내의 IgG를 상피세포가 흡수하여 혈액으로 이동시 키는 데 관여함

 신생아 혈액의 항체와 알부민의 농도 유지에 관여 함

 IgG, 알부민과 결합하여 리소좀 내에서 분자의 분해를 막음

 pIgR의 기능을 증진시킴

(13-2c)

7) 항체와 FcγR 작동반응의 시각화 ⁽⁴⁰⁸⁾

 감염되었을 때 2차 림프기관에서 항원과 접촉한 B 림프구 는 활성화되고 형질세포로 분화하여 항체를 생성함



 형질세포에서 생성된 항체의 동형은 면역반응의 시기^(초기,

후기)와 병원체의 특성에 따라 다름

 면역반응의 초기에 주로 IgM이 생성됨





 면역반응의 후기에 주로 IgG가 생성됨





13-2 세포매개 작동 반응 ⁽⁴⁰⁸⁾

 세포독성 작동세포는 표적세포의 세포자멸사를 유발함

 CD8⁺ 세포독성 T 림프구(CTL), 자연살해 T 림프구 (NKT), 자연살해세포(NK) (표13.4)

1. CTL 세포의 감염된 세포 및 암세포 제거 ⁽⁴⁰⁸⁾

 CTL에 의한 면역반응의 단계

 숫 CTL이 2차 면역조직 내에서 작동 CTL로 분화하고 활성화됨

 작동 CTL이 제1형 MHC-항원 복합체를 인식하여 표적 세포를 파괴함

 숫 CD8

T 림프구가 작동 CTL 로 분화하는 데 필 요한 조건

 활성화된 수지상세포의 제1형 MHC-펩티드 복합체와 의 상호작용

 작동 CD4⁺ T 림프구(T_H1, T_H17)의 도움

1) CTL 전구세포에서 작동 CTL 세포로의 분화 ⁽⁴⁰⁹⁾

 CTL 전구세포(CTL-P)는 활성화되어 CTL 세포로 분화함

 CTL-P 활성화에 필요한 신호

 CTL-P의 TCR과 허가된 APC의 펩티드-제1형 MHC 복 합체의 상호작용 (항원 특이신호)

 CTL-P의 CD28와 APC의 CD80/86(B7)의 상호작용

 조력 T 림프구(또는 자신)에서 생성된 IL-2 (증식 신호)

 APC의 허가

 조력 T 림프구(T_H1, T_H17)를 통하여 일어남(CD40L) → APC의 CD80/86(B7) 발현

 미생물의 PAMP가 APC의 PRR을 활성화시킴

2) CTL 활성화에서 교차 제시의 중요성 ⁽⁴¹⁰⁾

 항원 교차제시



 CD8

T 림프구의 활성화에 관여하는 항원전달세포 는 제2형 MHC 분자를 통하여 CD4

T 림프구에, 제1 형 MHC 분자를 통하여 CD8

T 림프구에 항원을 전 달해야 함

 수지상세포





(a)

3) 작동 CTL의 2아형: T_C1과 T_C2 ⁽⁴¹¹⁾

 T

1 림프구

 IFN-γ를 분비함

 퍼포린(perforin)과 Fas를 매개로 기능을 수행함

 T

2 림프구

 IL-4, -5를 분비함

 퍼포린을 매개로 기능을 수행함

4) MHC 4량체 기법에 의한 CTL 림프구의 탐지 ⁽⁴¹¹⁾

 MHC 4량체

 4개의 동일한 (제1형) MHC 분 자에 4개의 항원펩티드를 결합 시키고 여기에 형광물질로 표 지한 복합체 (13.6)

 항원 특이적인 CTL 림프구를 확인하는 데 사용함

5) 어떻게 CTL이 세포를 죽일까? ⁽⁴¹²⁾

 CTL 세포는 (표적세포를 인식한 지 수시간 이내 에) 과립의 지향적 분비와 Fas-FasL 신호전달 상 호작용을 통하여 표적세포의 세포자멸사를 유도 하여 살해함

 CTL은 표적세포와 결합하여 표적세포를 살해한 표적에서 분리되어 다른 표적을 결합함

 cSMAC(TCR-MHC/펩티드, CD8-MHC)의 결합력은 낮음 (11.2)

 항원 자극에 의해 고친화력 상태로 전환된 LFA에 의한 pSMAC^(LFA-ICAM)의 결합활성이 총친화력을 증가시켜 CTL-표적 결합체를 안정화시킴 (13.9)

 LFA의 고친화력 상태는 5~10분 정도만 유지됨

그랜자임/퍼포린 매개 세포용해 ⁽⁴¹³⁾

 CTL 림프구가 세포질 과립에 포함된 세포사멸 유발분자를 통 하여 표적세포를 살해함

 CTL -P가 활성화되면 세포막에 구멍을 형성하는 퍼포린(perforin)과 여 러 종류의 세린단백질분해효소(그랜자임; granzyme)을 포함하는 과립 을 형성함 (CTL 세포)

 CTL이 표적세포를 결합하여 접합체를 형성하면 즉시 (TCR 자극에 의해) CTL의 과립들이 접합 부위로 이동하여 그랜자임과 퍼포린을 분비함 _(13.11)

 그랜자임 B가 표적세포 막의 mannose 6-ⓟ 수용체에 결합되어 퍼포 린과 함께 세포내이입되어 소낭 안에 존재함 _(13.13b)

 퍼포린은 소낭 막에서 Ca²⁺의 존재 하에 중합하여 원통형의 구멍을 형성함

 소낭 막의 퍼포린 구멍을 통해 그랜자임 B가 세포질로 나가 세포자멸 사 경로를 활성화시킴

 CTL 세포는 그랜자임 저해제(serpin)이 많이 발현되어 그랜자임 B 활성으로부터 보호됨

Fas-FasL 매개 세포용해 ⁽⁴¹⁵⁾

 CTL 중에 그랜자임과 퍼포린 없이 Fas(CD95)를 통하여 세포독성을 나타내는 세포가 있음

 CTL의 세포막에 존재하는 FasL가 표적세포 막의 Fas와 결합하면 사멸신호를 전달함

 CTL의 FasL가 표적세포의 Fas와 결합함

 Fas는 FADD 단백질과 결합함

 Fas가 교차결합되면 procaspase-8이 활성화됨

 caspase-8은 작동 procaspase-3을 활성화시키거나 세 포사멸 억제 단백질 Bid를 분해함 → Bid가 미토콘드리 아 내막의 cytochrome c를 방출시켜 세포사멸을 일으 킴

2. NK 세포의 감염된 세포 및 암세포의 제거 ⁽⁴¹⁸⁾

 NK 세포는 감염된 세포와 암 세포를 제1형 MHC가 없어진 것을 통해 인지하고 죽임



 NK 세포는 CD8⁺ T 림프구가 CTL 세포로 발달하는 초기 1 주일 동안 감염된 세포를 살해 하는 1차 방어선에서 중요한 역할을 담당함 (13.14)

1) NK 세포의 표현형 ⁽⁴¹⁹⁾

 NK 세포는 항원특이적인 수용체를 발현하지 않 음

 NK 세포에 발현된 수용체

 IL-2 수용체

 활성화 수용체(activating receptor), 억제 수용체(inhibitory receptor)

 NK 세포는 활성화 수용체와 억제 수용체를 통한

2 신호의 균형으로 표적세포의 살해 여부를 결정

함

2) NK 세포의 표적세포 인지 ⁽⁴¹⁹⁾

 자기 분실 모델



 NK 세포는 암세포나 감염된 세포를 구별하여 인식함







 정상적인 세포는 제1형 MHC 분자를 정상적으로 발 현함



3) NK 세포 수용체 ⁽⁴¹⁹⁾

NK 세포 억제 수용체와 리간드 Killer-cell immunoglobulin-like

receptor(KIR), Ly49^(마우스) 제1형 MHC 분자(HLA-A, -B, -C)

CD94/NKG2A HLA-E

NK 세포 활성화 수용체와 리간드

NKG2D β₂-microbulin과 결합하지 않은 제1형 MHC 분자 FcγRⅢ(CD16) 표적세포 표면의 발현된 바이러스 단백질 항원에 결

합한 항체의 Fc 부위

4) NK 세포에 의한 표적세포 세포자멸사 유발 ⁽⁴²¹⁾

 NK 세포는 CTL 세포와 유사한 과정으로 통해 표 적세포를 제거할 수 있음

 FasL을 발현함 → Fas를 가진 표적세포를 인식하여 제 거함

 FcγRⅢ로 항체가 결합된 세포를 인식하여 제거함

 퍼포린과 그랜자임을 포함한 과립을 표적세포의 면역 학적 시냅스 부위에 방출하여 표적세포의 세포자멸사 를 일으킴

5) NK 활성 허가와 조절 ⁽⁴²¹⁾

 NK 세포가 표적세포에 세포독성을 나타내기 전 에 허가 과정이 필요함

 억제 수용체와 제1형 MHC 분자와의 첫 번째 결합을 통해서 세포독성의 허가가 일어남

 일단 허가된 NK 세포는 다양한 활성화 수용체와 억제 수용체를 통해 표적세포를 지속적으로 탐색 함

 NK 세포의 억제 수용체가 표적세포 표면의 제1형

MHC 분자의 발현을 일반적인 수준으로 판단하면 억제 신호는 활성화 신호를 중단시킴 → 표적세포가 생존함

 제1형 MHC 분자가 일반적인 수준으로 발현되지 않은 표적세포는 죽게 됨

6) NK 세포의 기억 ⁽⁴²¹⁾

 일부 NK 세포가 항원에 대한 기억반응을 일으킬 수 있음

 바이러스 단백질에 결합하는 수용체(항원 특이성?)를 발현하는 NK 세포가 발견됨

3. NKT 세포의 선천면역계와 적응면역계의 가교 역할 ⁽⁴²²⁾

 NKT 림프구의 선천면역 특성

 항원 다양성이 없는 TCR을 가짐 → CD1 분자에 결합 된 당지질을 인식함

 사이토카인(IFN-γ, TNF-α, IL-2, IL-4)을 분비하고(조력 세포) 표적세포를 살해함(세포독성 림프구)

 사이토카인 생성에 따라 CD4⁺와 CD4^-의 소집단으로 분류됨

 세포독성은 대부분 FasL-Fas 결합에 의존하여 나타남

 기억세포를 생성하지 않음

13-3 세포매개 세포독성의 실험적 평가 ⁽⁴²³⁾

 세포매개 세포독성 반응의 활성을 측정하는 기법

 세포매개반응에서 T_H 림프구의 증식능을 측정함 (림프 구 혼합배양 반응)

 T_C 세포독성능을 특정함 (세포매개 림프구 반응)

 실험동물에서 세포매개(T_H와 T_HC) 세포독성을 생체 내 실험으로 측정함 (이식편대숙주 반응)

1. 림프구 혼합배양 반응 ⁽⁴²³⁾

 동종이계(X계, Y 계)의 T 림프구를 함께 섞어 배 양함

① 한쪽(Y계) 림프구는 방사선 조사나 mitomycin-C를 처 리하여 증식을 억제시킴 (13.17)

② 2계의 림프구를 혼합하여 배양함

③ 증식이 억제된 Y 계 림프구는 이종항원(MHC)을 포함 하고 있어 다른 쪽(X계) 림프구를 자극함

④ 이종항원을 인식한 X 계 T 림프구가 자극되어 증식함

 배양액에 포함된 (표지된) 뉴클레오티드가 증식 한 세포의 핵산성분으로 사용됨

 표지 양으로 세포가 증식한 정도를 측정함

2. 세포매개 림프구 반응 ⁽⁴²³⁾

① 표적세포를

Cr(Na

CrO

)로 표지함

 Na₂CrO₄를 배양액에 첨가하면 Cr이 세포 내로 확산해 들어가 세포질의 단백질과 결합함

② 표지된 세포를 활성화된 CTL 세포와 함께 배양 함

③ 표적세포가 CTL에 의하여 용해되어 배양액으로

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Cr이 분비됨

 배양액에 분비된

Cr 양으로 CTL의 활성을 측정

함

(a)

3. 이식편대숙주 반응 ⁽⁴²³⁾

 이식편대숙주

반응은 기능이 활 발한 면역적격 림프구를 면역기능이 떨어져 있는 동종이형의 수혜자(숙주)에게 줄 때 발생함

 이식된 림프구가 수혜자 세포를 공격함

 GVH 반응의 임상증상

 설사, 피부 손상, 황달, 체중감소, 비장 비대

 이식한 림프구가 여러 장기(비장)로 이동하여 증식함

 GVH 반응의 정도는 비장지수로 평가함

대조동물의체중 대조동물의비장무게

실험동물의체중 실험동물의비장무게

비장지수

/

 /

(비장지수 1.3 이상이면 양성)