면역

구강미생물 5주차

김 희 은 교수

가천대학교 보건과학대학 치위생학과

면역

Key point

 숙주가 자신(self)과 자신이 아닌 것(non-self)를 구별하 고, 자신이 아닌 것을 제거해 스스로를 보호하는 작용

» non-self : 미생물, 암세포, 외부 이식장기 등

 면역체계는 주위 환경으로부터 생체로 침입하여 문제를 일으킬 수 있는 미생물들을 제거함으로써 생체의 안정성 을 유지함

면역(immunity)

면역반응의 구분

 즉시 저항

 면역이 오래 지속되지 못함

 어떤 특정 병원체에만 작용하지 않고 전체에 작용함

» 포식작용 : 백혈구 중 과립구

» 피부 (물리, 화학적 장벽 역할) – 상피장벽(epithelial barrier)

» 위산, 눈물, 침 등 체액

면역반응의 구분 _ 1

선천성 또는 자연 면역(natural or innate immunity)

 포식세포(phagocyte)에 의한 식균작용(phagocytosis)

» 세균 침입부위에서 분비되는 사이토카인(cytokine)에 의해 염증 반응이 유도됨

» 포식세포

– 호중구(neutrophil), 단핵구(monocyte), 대식세포(macrophage)

세균 감염에 대한 방어

면역반응의 구분 _ 2

적응 또는 획득 면역(adaptive or acquired immunity)

 특정 병원체나 그 산물에 대해서만 특이적으로 작용하는 물질이 생산되는 면역반응을 통해 병원체의 감염에 저항하 는 과정

» 항체 (antibody)

 체액성 면역 : by B 세포

 세포매개성 면역 : by T 세포

 면역기억 : 같은 병원체가 재감염되지 않도록 보호면역 유 지

1. 면역인식(immunological recognition)

» 감염의 존재 파악

2. 면역 효과 기능(immune effector function)

» 감염을 통제하고 가능하면 완전히 제거 (탐식작용)

3. 면역조절(immune regulation)

» 면역계의 능력을 자율적으로 조절

» 실패 시, 알레르기나 자가면역질환 발생

4. 면역기억(immunological memory)

» 같은 병원체에 의한 질병 재발 방지

면역반응의 기능

 모든 면역반응은 백혈구(leukocyte)의 활성상태에 따라 조절됨

면역계를 구성하는 세포와 특성

 선천성 면역을 구성하는 세포

» 대식세포, 과립형 백혈구, 비만세포, 수지상 세포, 자연살해세포

 적응면역계를 구성하는 세포

» 항원제시세포

» B 림프구

– 형질세포(plasma cell), 기억 B세포(B-memory cell)

» T 림프구

– 세포독성 T세포, 도움 T세포, 조절 T세포

면역계를 구성하는 세포

 단구세포(단핵구, monocyte)가 혈액을 통하여 순환하다 조직으로 이동하면 대식세포(macrophage)로 분화

① 포식세포

– 침입한 미생물을 삼키고 죽임

② 항원제시세포

③ 이물질 및 노화세포의 포식 / 면역반응 조절(염증유도)

④ 신호단백을 분비해 다른 면역 계 세포를 활성화, 면역반응

장소로 끌어들임

선천성 면역 _ 1) 대식세포

 다형핵 백혈구

» 호중구, 호산구, 호염구

 호중구(neutrophil)

» 포식세포

» 선천성 면역반응 시 감염부위에

가장 먼저 도착 (세균감염에 대한 방어)

 호산구, 호염구

» 주로 기생충 감염 방어 및 알레르기성 염증 반응

선천성 면역 _ 2) 과립형 백혈구

 염증 유발 촉진

» 히스타민 등 염증유도를 위한 여러 화학물질 분비

 알레르기 반응을 조절

 인체 내부 점막 표면 보호

 기생충 감염 방어

선천성 면역 _ 3) 비만세포(mast cell)

 신경세포의 수지처럼 긴 돌기를 가짐

 포식작용에 의해 병원체를 취하고 계속적으로 많은 양의 세포외체액과 그 내용물을 거대음세포작용을 통해 섭취

 항원제시세포(antigen-presenting cell, APC)

선천성 면역 _ 4) 수지상 세포(dendritic cell)

Dendritic Cells

http://www.apple.com/quicktime/what-is/

 항원 특이성 없이 감염에 바로 반응을 보임

» 특히, 종양세포나 바이러스 감염된 세포를 인지하고 이를 죽이 는 역할

선천성 면역 _

5) 자연살해세포(natural killer cell, NK cell)

= 항원전달세포, antigen-presenting cell, APC

 수지상세포(가지세포)

 대식세포

 B 림프구

적응면역 _ 1) 항원제시세포

⇒ 선천성 면역반등과 적응면역반응 사이의 가교역할

적응면역 _ 2) B 림프구(B lymphocyte)

B cell

B-memory cell

Plasma cell

항원에 의한

자극

면역글로불린

(Immunoglobulins, Ig) 생산

B세포 항원수용체와 결합

B 세포의 항원인식분자는 면역글로불린 → 항체

 세포독성 T세포 (cytotoxic T cell)

» 바이러스나 기타 세포 내 병원체에 감염된 세포를 제거

 도움 T세포 (helper T cell)

» B세포에 신호를 전달하여 항원에 자극된 B세포가 활성화되어 항체를 생성하도록 도움

 조절 T세포 (regulatory T cell)

» 다른 림프구의 활동을 억제하며 면역반응을 조절하는 역할

 기억 T세포 (memory T cell)

» 질병이나 백신에 노출된 후 생기는 장기간의 면역을 담당

적응면역 _ 3) T 림프구(T lymphocyte)

특히, Type2

1. 물리적 및 화학적 장벽 2. 항균 펩티드

3. 포식작용 및 염증반응 4. 급성기 단백질

5. 인터페론

6. 자연살해세포 7. 보체

선천성 면역

 상피장벽(epithelial barrier)에 의한 물리적 방어

 여러 효소에 의한 화학적 방어

1) 물리적 및 화학적 장벽

 미생물의 종류에 크게 상관없이 작용하는 자연 항생제

2) 항균 펩티드

 대식세포에 의해 병원체가 즉시 인식됨

 호중구, 다형핵 호중백혈구에 의해 병원체 인지 후 섭취 및 파괴

 세포표면수용체로 병원체들을 인지

3) 포식작용 및 염증반응

1. 병원체 + 세포표면수용체 (결합)

2. 대식세포막이 병원체를 둘러싸고 포식소체(phagosome) 형태로 대식세포 내로 함입

3. 리소좀(lysosome)과 융합 후, 파고리소좀 (phagolysosome) 생성

4. 이 후, 리소좀 내의 효소들이 방출되고 병원체 사멸

3_1) 포식작용

Process of Phagocytosis

 대식세포의 포식작용 중 사이토카인, 케모카인 등 여러가 지 화학적 매개체들을 방출

 손상 조직에서 염증을 일으키고, 호중구들과 혈장 단백질 을 손상조직으로 유도함

1. 혈관의 확장 및 투과성이 증가

2. 백혈구들의 혈관 내피세포 부착을 유도 3. 백혈구의 감염부위 집결

3_2) 염증반응

The Inflammatory Response

 염증 반응 시 분비되는 화학물질(인터루킨 등)에 의해 생 산이 유도되는 단백질

1. C-반응단백질

» 세균에 붙어 포식세포의 포식작용을 촉진

2. MBL(manose-binding lectin)

» 급성기 반응 시 그 생산량이 증가

» 대식세포의 탐식작용 도와 줌

4) 급성기 단백질

 주로 바이러스에 감염된 세포로부터 생성되어 바이러스의 증식을 방해함으로써 내재면역을 매개하는 사이토카인의 일종

 바이러스에 감염된 세포 및 암세포를 죽임

5) 인터페론

6) 자연살해세포

 항체의 항균작용에 대한 보완작용

 기능

» 염증반응 유도 (by 포식세포의 이동 및 활성화 촉진)

– C3a, C4a, C5a

» 식균작용 촉진 (by 미생물 표면에 붙어(opsonization) 보체수용 체를 지닌 포식세포 자극)

– C3b, C4b

» 미생물 용해 (by 미생물 세포막에 구멍을 만들어서)

– C5b, poly-C9

» B세포 활성화

7) 보체(complement, C)

 보체 활성화 경로

» 대체경로(alternative pathway)

– 스스로 가수분해되어 활성화됨 (세포(세균막) 용해)

» 렉틴경로(lectin pathway)

– 포식세포의 보체수용체 결합 (즉, MBL(만노스결합렉틴)이 미생물의 표면 에 결합하여 활성화)

– 병원체의 옵소닌화, 면역복합체의 제거

» 고전경로(classical pathway)

– 항원-항체 복합체에 의해 활성화됨

7_1) 보체 활성화의 초기단계

항체없이 미생물에 의해 활성화됨 (선천면역)

항체가 항원과 결합하여야 활성화 됨(획득면역)

C3은 혈장 내 가장 풍부한 보체로서, 보체 활성화 초기단계에서 중요한 역할 수행)

 미생물의 표면이 C3b로 뒤덮인 후, C5 전환효소에 의해 C5b가 만들어지면 시작됨

 C9는 중합체(poly-C9)를 이루어 세포막에 구멍을 만들어 물과 이온이 세포 내로 들어가 세포가 죽게 됨

» poly-C9 = 막공격복합체(membrane attack complex, MAC)

7_2) 보체 활성화의 후기단계

Activation of Complement System

면역반응의 구분 _ 2

적응 또는 획득 면역(adaptive or acquired immunity)

 특정 병원체나 그 산물에 대해서만 특이적으로 작용하는 물질이 생산되는 면역반응을 통해 병원체의 감염에 저항하 는 과정

» 항체 (antibody)

 체액성 면역 : by B 세포

 세포매개성 면역 : by T 세포

 면역기억 : 같은 병원체가 재감염되지 않도록 보호면역 유 지

 선천성 면역을 구성하는 세포

» 대식세포, 과립형 백혈구, 비만세포, 수지상 세포, 자연살해세포

 적응면역계를 구성하는 세포

» 항원제시세포

» B 림프구

– 형질세포(plasma cell), 기억 B세포(B-memory cell)

» T 림프구

– 세포독성 T세포, 도움 T세포, 조절 T세포

면역계를 구성하는 세포

 특이적 항원-항체 반응

 B세포 수용체의 항원인식 – 체액성 면역반응

» 면역글로불린

 T세포 수용체의 항원인식 – 세포매개성 면역반응

3. 적응면역

= 항원전달세포, antigen-presenting cell, APC

» 세포 내에서 항원을 분해한 후 분해된 항원조각을 MHC분자에 결합시켜 T세포에게 제시 → T세포의 활성화 유도

1. 수지상세포(가지세포) 2. 대식세포

3. B 림프구

적응면역 _ 항원제시세포

⇒ 선천성 면역반등과 적응면역반응 사이의 가교역할

항원제시세포의 반응

적응면역 _ B 림프구(B lymphocyte)

B cell

B-memory cell

Plasma cell

항원에 의한

자극

면역글로불린

(Immunoglobulins, Ig) 생산

B세포 항원수용체와 결합

B 세포의 항원인식분자는 면역글로불린 → 항체

 B세포는

① 항원수용체로 항원을 인지한 후 증식 (← by 보조 T세포(T

_h

② 형질세포(plasma cell)로 분화

③ 항체(Ig) 분비

④ 일부 세포는

기억 B세포(memory B cell)로 분화

3_1) B세포 수용체의 항원인식

B세포의 반응

 항원에 의해 유도된 단백질

» 면역글로불린 (Immunoglobulins, Ig)

 항원과 특이적으로 결합

 중쇄(heavy chain)와

경쇄(light chain)의 짝으로 구성

항체(antibody)

항체의 종류

 세포독성 T세포 (cytotoxic T cell, T

_c

» 바이러스나 기타 세포 내 병원체에 감염된 세포를 제거

 도움/보조 T세포 (helper T cell, T

_h

» Type 1 : 세포 내 세균 감염을 조절하며 대식세포를 활성화시킴

» Type 2 : B세포에 신호를 전달하여 항원에 자극된 B세포가 활 성화되어 항체를 생성하도록 도움

 조절 T세포 (regulatory T cell)

 기억 T세포 (memory T cell)

적응면역 _ T 림프구(T lymphocyte)

 T세포는 항체를 합성하지 않음

 특정 형태의 항원수용체를 분비하지 않음

3_2) T세포 수용체의 항원인식

• B세포 수용체인 면역글로불린은 세포 밖으로 분비

• T세포 수용체는 분비되지 않고 세포막에 고정된 수용체임.

 도움 T세포(T

_h

» 증식한 일부 세포는 사이토카인을 분비하는 세포로 분화

» 일부 세포는 기억 T세포(memory T cell)로 분화

» 분비된 사이토카인은 대식세포의 살균작용과 중성구의 이동을 활성화 시켜 염증반응을 유도(T

_h

_h

 세포독성 T세포(T

_c

» 증식한 일부 세포는 기억 T세포(memory T cell) 로 분화

T세포 수용체의 항원인식

적응면역반응

 특이적 항원-항체 반응

 B세포 수용체의 항원인식 – 체액성 면역반응

» 면역글로불린

 T세포 수용체의 항원인식 – 세포매개성 면역반응

3. 적응면역

 B세포에 의해 분비된 항체가 세포 외 미생물을 제거하는 면역

 B세포 활성화를 위해

» B세포 수용체에 항원이 결합해야 하고,

» 도움 T세포들의 보조가 필요

3_3) 적응면역 _ 체액성 면역반응

⇒ 세포 밖 미생물에 대한 방어 담당

 항체의 면역반응

① 중화작용

– 세균이나 바이러스 같은 병원균 또는 세균독소 등이 세포표면에 결합하 지 못하게 차단

② 옵소닌화

– 세포 밖에 있는 병원균의 표면을 둘러싸 대식세포 같은 포식세포들이 병원균을 섭취하는 것을 촉진하여 세포 밖에 증식하는 세균들을 방어

③ 보체계의 활성화

– 항체가 병원균 표면을 둘러싸서 고전경로를 통해 보체계를 활성화시킴

3_3) 적응면역 _ 체액성 면역반응

3_3) 적응면역 _ 체액성 면역반응

 도움 T세포가 식균된 미생물을 파괴하도록 대식세포를 활성화시키고 (B세포를 활성화시키며),

 세포독성 T세포가 비정상세포(감염세포, 암세포 등)를 세 포자멸사를 통해 죽이는 면역

3_4) 적응면역 _ 세포매개 면역반응

⇒ 세포 내 미생물에 대한 방어 담당

미경험 T세포 (naive T cell) → 효과 T세포 (effector T cell) → 기억 T세포 (memory T cell)

효과 T세포의 기능과 효과분자

미경험 T세포는 항원제세포 표면의 항원과 접촉해 활성화된 후 증식하여

효과 T세포로 분화

→ ∴ 세포매개반응

4. 과민반응

4. 과민반응

⇒ 알레르기 항원 접촉 후 생성된 IgE 매개로 유발 IgE가 항원(알러젠)과 결합하면

비만세포가 매개체(히스타민 등) 방출

⇒ 항체(IgG, IgM)가 세포 또는 결체조직에 결합, 이후 보체가 활성화되어 염증이 유도되며, 포식세포의 식균작용

이 일어나 세포 또는 결체조직이 손상됨

4. 과민반응

4. 과민반응

⇒ 수용성 항원에 항체(IgG, IgM)가 결합하여 항원- 항체 복합체가 여러 조직에 쌓이면 보체가 활성화되

어 염증반응이 일어나 조직이 손상됨

⇒ 보조 T세포가 세포나 조직 항원에 대한 반응으 로 사이토카인을 분비하며, 분비한 사이토카인이 대

식세포를 활성화시키며,

중성구를 동원시켜 조직이 손상됨

4. 과민반응

유형 질환 면역기전

제1형

아나필락시스형

아나필락시스, 천식, 두드러기

IgE 항체형성 – 비만세포와 호염 기구에서 화학적 매개체가 유리됨 제2형

세포독성형/

항체매개형

수혈 시 용혈반응, 신생아의 용혈성 질환, 자가 과민성 용혈성 빈혈

IgG, IgM 형성 – 표적세포의 항원 과 결합 – 대식작용, 보체의존 용

해 또는 자연살해세포에 의한 세 포독성반응

제3형 면역복합체형

Arthus 반응

전신성 홍반성 루푸스, 급성사구체신염

항원항체(IgG, IgM)복합체 – 보체 활성화 – 호중구 유주 – 리소좀

효소, 독성성분 방출 제4형

세포매개형/

지연형

류마티스관절염, 다발성경화증, 1형 당뇨,

접촉성 피부염, 이식 거부반응

감작된 가슴샘기원의 T 림프구 – 사이토카인, T림프구의 유리 - 세

포독성매개

 1차 면역결핍증

» 면역관련 유전자의 결함이나 소실에 의해 발생

– 대부분 특정 유전자의 결함에 따른 면역기전의 부전에 의해 발생

 2차 면역결핍증

» 감염, 영양실조, 노화, 면역억제치료, 방사선 조사, 항암치료 등 의 합병증 때문에 발생

» 사람면역결핍바이러스에 의한 후천면역결핍증후군(AIDS, Acquired immune deficiency syndrome)이 가장 심각

– 사람면역결핍바이러스(Human immunodeficiency virus, HIV)인

retrovirus 감염질환으로 광범위한 면역결핍과 이에 속발된 기회감염, 이 차 종양과 신경학적 징후가 특징

5. 면역결핍(immunodeficiency)