핵심면역학
8장. 체액면역의 작동기작
서론
체액면역은 분비되는 항체에 의해 매개되는 숙주 방어의 한 가지 유형으로서, 세포외미생물과 이들의 독소에 대한 방어에 필수적임.
항체 생산 결핍은 많은 세균, 바이러스 및 기생충들에 의한 감염의 감수성 증가와 관련이 있음.
항체가 감염에 대한 방어를 어떻게 제공하는가 및 다음에 열거한 몇 가지 질문에 역점을 두어 강의할 것임:
1. 분비되는 항체는 어떤 기작을 통해 여러 가지 종류의 감염원 및 독소들과 싸울 수 있는가?
2. 미생물에 대한 방어에서 보체계의 역할은 무엇인가?
3. 항체는 위장관 및 기도를 통해 침입한 미생물과 어떻게 싸우는가?
4. 항체는 어떻게 태아와 신생아를 감염으로부터 보호하는가?
작동기능을 결정하는 항체의 특성
몸 전체 및 점막기관 내강에서의 항체 기능
보호 항체는 미생물에 대한 첫 번째(1차) 반응 동안에 생산되며, 이후 일어나는(2차) 반응 동안 에 더 많은 양으로 생산됨(7장, 그림 7-3 참조).
항체는 항원-결합(Fab) 부위를 이용하여 미생물 및 독소에 결합함으로써 이들로 인한 해로운 영향을 막으며, 미생물과 독소를 제거하는 다양한 작동기작을 활성화하기 위해 Fc 부위를 이용 함(그림 8-1).
중사슬 동형(클래스)전환과 친화력 성숙은 항체의 보호 기능을 향상시킴.
IgG 동형전환을 통해 혈중 항체의 지속 기간이 연장되며, 그에 따라 그 항체의 기능적 활성도가 증가됨: 혈관 내피에서 신생아 Fc수용체(neonatal Fc receptor, FcRn)은 세포내 이화작용으 로부터 IgG 항체를 보호하는 역할을 함(그림 8-2).
미생물과 미생물 독소의 중화
항체는 미생물 및 미생물 독소에 결합하여 미생물의 감염성과 미생물 독소가 숙주세포와 상호 작용하는 것을 방해하거나 중화함(그림 8-3).
에밀 본 베링(Emil von Behring)의 ‘혈청 치료법’
옵소닌화와 포식작용
항체는 미생물 표면을 덮어 포식세포에 의한 섭취를 촉진시킴(그림 8-4).
• 옵소닌화(opsonization)
• 옵소닌(opsonin)
항체매개 포식작용은 폐렴 쌍구균과 같은 피막세균에 대한 주요 방어 기작임.
Fcγ 수용체들 중 하나인 FcγRIIB는 항체의 작동기능이 아닌, 항체 생산을 중단시키고 염증을 줄 이기 위해 중요한 수용체임.
• Intravenous immunoglobulin (IVIG)
항체의존세포독성
자연살해(NK)세포와 그 외 다른 백혈구들은 항체로 덮인 세포와 결합할 수 있고, 이 세포를 파 괴함(그림 8-5).
항체의존세포독성(antibody-dependent cellular cytotoxicity, ADCC)
ADCC는 암 세포를 제거하여 암을 치료하기 위해 이용되는 치료성 항체의 기작 중 하나이기도 함.
면역글로불린 E 및 호산구/비만세포매 개반응
면역글로불린 E (IgE) 항체는 비만세포와 호산구매개반응을 활성화하여 기생충에 대한 방어를 제공하고 알레르기성 질환에 관여함(그림 8-6).
IgE로의 동형전환에 의해 기생충에 대해 반응하는 B세포는 기생충 방어에 유용한 반면, IgG 항 체로의 전환에 의해서 B세포는 대부분의 세균 및 바이러스에 대한 FcγRI 관련 포식작용을 촉진 시킴.
IgE 항체는 알레르기성 질환에도 관여함(11장 참조).
보체계
보체계는 미생물에 대한 숙주 방어와 항체매개 조직 손상에 있어서 중요한 역할을 하는 순환 및 세포막 단백질의 집합체임.
보체(complement)
보체 단백질들의 활성화는 이 단백질의 순차적인 단백질 분해를 동반하며, 여러 가지 방법으로 미생물을 제거하는 데 참여하는 작동 분자들의 생성을 유발함.
보체 단백질 활성화의 연속단계(cascade)
보체계는 숙주세포에 존재하는 분자들에 의해 엄격히 조절되며, 이러한 조절을 통해 숙주세포 는 통제되지 않거나 잠재적으로 해로운 영향을 끼칠 수 있는 보체 활성화를 막음.
보체 활성화의 경로
세 가지의 주요 보체 활성화 경로 중 대체경로와 렉틴경로라 불리는 두 경로는 항체가 없을 때 미생물에 의해 개시되며, 세 번째인 고전경로는 항원에 부착하는 항체의 특정 동형에 의해 개시 됨(그림 8-7).
• 대체경로(alternative pathway)
• 고전경로(classical pathway)
• 렉틴경로(lectin pathway)
보체 활성화 초기 단계의 최종 결과: 미생물이 공유적으로 부착된 C3b층(coat)을 획득하는 것.
보체 활성화의 후기 단계는 C5가 C5 전환효소에 결합함으로써 시작되며, 그 결과 C5의 가수분 해가 일어나 C5b가 생성됨(그림 8-8).
막공격복합체(membrane attack complex, MAC): 보체 활성화의 최종 결과물
보체계의 기능
보체계는 선천 및 적응면역반응 동안 미생물 제거에 중요한 역할을 함(그림 8-9).
보체계는 항 미생물 작동기능뿐 아니라, 체액면역반응을 발달시키기 위한 자극을 제공함(그림 7-5 참조).
보체 단백질들의 유전적 결핍은 몇 가지 사람 질환의 원인이 됨.
보체 활성화의 조절
포유동물 세포는 보체 활성화를 저해하는 조절 단백질들을 발현하여, 숙주세포에 대한 보체매 개 손상을 막음(그림 8-10).
때로는 포유동물 세포까지도 과도한 보체 활성에 의해 그 조절이 압도당할 수 있음: 포유동물 세포가 다량의 항체로 덮여질 경우 보체의 표적이 될 수 있고, 이로 인해 몇몇 과민성 질환이 유 발될 수 있음(11장 참조).
조절 단백질의 유전적 결핍은 보체 활성화를 조절하지 못하여 몇몇 질병의 원인임 됨.
특정 해부학적 부위에서의 항체 기능
항체는 두 군데의 특정 해부학적 부위(점막 기관과 태아)에서 보호 기능을 제공함:
상피를 가로지르고 태반을 가로질러 항체를 운반하는 특별한 기작이 있으며, 항체는 이러한 위 치에서 아주 중요한 방어 역할을 수행함.
점막면역
면역글로불린 A (IgA)는 점막림프조직에서 생산되며, 상피를 가로질러 운반되어 점막기관의 내강에 존재하는 미생물들과 결합하고 이들을 중화시킴(그림 8-11).
점막면역(혹은 분비성 면역)
점막조직에서 생산되는 항체의 주요 클래스는 IgA
점막연관림프조직(mucosa-associated lymphoid tissue, MALT)
장 점막 B세포는 상피장벽 아래쪽에 있는 고유판(lamina propria)에 위치하며 이 부위에서 IgA가 생산됨.
poly-Ig 수용체(poly-Ig receptor, poly-IgR)
분비성 성분( secretory component, SC)
신생아 면역
모체 항체 (IgG)는 태반을 가로질러 태아 쪽으로, 그리고 신생아의 장 상피를 가로질러 능동적 으로 운반되어 감염으로부터 신생아를 보호함.
신생아 Fc수용체(neonatal Fc receptor, FcRn)
출생 후 신생아는 모체의 초유와 모유에 포함되어 있는 모체 항체를 섭취함: 섭취된 IgA 항체는 신생아의 점막면역 방어를 제공함.
미생물에 의한 체액면역의 회피
미생물은 체액면역을 회피하기 위해 진화된 수많은 기작들을 가지고 있음(그림 8-12).
예방접종
예방접종은 비병원성 형태 또는 미생물의 구성성분에 대한 노출을 통해, 해당 미생물에 대해 방 어적인 적응면역반응을 자극하는 과정임.
천연두는 세계적인 예방접종 프로그램에 의해 지구상에서 근절된 유일한 사람 질환임.
여러 가지의 백신들이 현재 이용되거나 개발 중에 있음(그림 8-13).
예방접종에서 지속적으로 도전하고 있는 것 중 하나는, 세포내미생물들에 대한 세포매개면역 (cell-mediated immunity, CMI)을 자극하는 백신을 개발하는 것.
