1. 면역
면역(immunity)은 외부로부터 침입하는 미생물, 세균이 조직이나 체내에 생긴 불필요한 산물들과 특이하게 반응하여 항체를 만들며, 이것을 제거하여 그 개체의 항상성을 유지하는 현상이다. 즉, 면역반응이란, 아군과 적군을 식별하는 기구이며, 적군을 항원으로 인식하고 특이하게 항체를 만들어서 이에 대응하는 반응이라 한다.
2. 세포성 면역(cell-mediated immunity)
항원자극을 받은 T림프구가 여러 사이토카인을 만들어내어 대식세포, 자연살해세포 등을 활성화시킴으로써 암세포 또는 세포내 기생세균은 바이러스등을 파괴하는 면역기능을 세포성 면역이라고 한다. 즉, 어떤 항원에 특이적반응성을 보이는 림프계 세포가 직접 면역반응에 관여 하는 것을 세포성 면역이라고 한다.
항원에 대해 세포가 반응하는 경우이므로 세포 매개 면역반응이라고도 하며 세포 면역반응의 세포성 면역의 주역은 흉선에서 유래한 T세포(T림프구)이다. 세포성 면역은 어쩐 종의 세균, 바이러스, 진균 등에 대한 감염저항과 아울러, 지연형 과민반응, 생체의 이식거절반응(이식면역)등이 있다. 일반적으로 항원과 특이적으로 반응한 T세포는 여러 가지 비특이적 인자를 방출해서, 단백백혈구, 대식세포 등의 집적을 수반하는 염증반응의 촉진을 한다.
바이러스에 감염된 세포는 바이러스가 세포 내에서 증식하면서 원래 세포가 가지고 있지 않던 다른 종류의 단백질들을 만들어 내게 된다. 이러한 세포의 경우는 감염된 세포를 파괴시키지 않으면 그 세포로부터 많은 바이러스 입자들이 만들어져 더욱 심각한 감염을 초래 한다. 마찬가지로 세포의 형질 전환에 의하여 생성된 종양 세포들도 면역 반응에 의해 제거되지 않으면, 결국은 암과 같은 무서운 결과를 초래할 수 있다. 이렇게 변형된 세포에 대해 우리 몸의 면역 체계는 변형된 세포에서 발현되는 단백질을 항원으로 인식하여 항원을 가지고 있는 세포들을 세포 안의 항원과 함께 제거하는 세포성 면역을 유도하게 된다.
3. 체액성 면역(humoral immunity)
항원의 자극으로 B림프구가 형질세포(항체 생산세포)로 변화하여 항체(면역 글로부린)를 생산하고, 이 항체가 항원과 반응하는 면역반응이 체액성 면역이다. 즉 체액성 면역은 항원(병원체, 이물질)이 체내에 들어왔을 때 그 항원을 분해, 제거하기 위해 항체를 만들어내는 것이다. 항원에 대해 항체가 반응하는 경우이므로 항체 매개 면역반응이라고도 한다. 다시말하면, 사람 또는 동물의 혈중항체와 항원이 반응하여 외래항원을 배제하는 것을 말한다.
획득면역에 있어서는 대개의 경우 체액성면역이 주역을 행한다. 이 면역에 관여하는 항체는 보통 혈중에 존재하고 항체활성을 갖는 면역글로불린에 의한다. 면역글로불린은 IgA, IgD, IgM, IgE, IgG로 분류된다. IgG와 IgM은 독소중화, 미생물의 응집, 또는 옵소닌화에 관여하고, 분비형 IgA는 점막표면에서의 미생물의 부착저지, 중화항체에 의한 감염방어 등 생체방어에 중요하다. 일반적으로 세균독소, 세포외에서 증식하는 세균, 혹은 반복구조를 갖춘 고분자 등의 항원에 대해서는 뚜렷하게 나타난다. 외계의 침입이물질에 응답하는 면역응답을 능동면역이라 한다.
예를들면, 예방접종 백신이 체액성 면역인데, 병원체를 죽이거나 약화시켜 인체에 주입하였을때 병은 발생되지 않고 면역계만 자극하여 면역력을 얻게 함으로써 실제로 동일한 병원체가 침입했을 때 그 병원체로부터 인체를 방어하는 것이다. 세포성 면역을 담당하는 T림프구는 기능에 따라 면역반응을 강화시키는 보조 T림프구, 면역반응을 억제시키는 억제 T림프구, 이상세포를 직접 공격하여 살상하는 세포독성 T림프구로 나눌 수 있다. 이들 T세포는 상호 영향을 주면서 질서정연하게 세포성 면역 기능을 수행한다.
4. 면역세포의 항원 인식방법
면역세포(B-cell, T-cell)들은 이물질(항원)을 인식 하기위해 특수한 장치를 세포 표면에 가지고 있다. B-cell 표면에는 항원 수용체가 있어 항원과 반응하는데, 면역 글로불린이 항원 수용체로 작용한다. 마찬가지로 T-cell 표면에도 항원과 반응할 수 있는 항원 수용체가 존재하리라는 것을 추측할 수 있다. T-cell 표면에 있는 항원 수용체를 T-cell 수용체라고 한다. 그런데 T-cell가 항원을 인식하려면 T-cell 수용체와 항원과의 결합만으로는 불충분하며 항원전달세포의 존재가 필요하다.
항원 전달 세포가 T-cell 수용체에 항원 정보를 전달할 때에는 반드시 항원전달 세포표면에 있는 주요 조직적합 복합체라고 부르는 특수분자(단백질)에 항원을 붙여서 전달해야 한다. 외부에서 이물질(항원)이 침입하면 먼저 혈액 속의 대식세포가 이를 먹어치우고 그와 동시에 대식세포의 표면에 있는 MHC에 항원을 붙여서 MHC-항원복합체를 T세포 수용체에 전달함으로써 T세포가 항원과 반응할 수 있게 된다. 이와같이 이물질을 처리하여 림프구에게 항원을 전달하는 세포를 항원제시세포라 하며 대식세포가 그 역할을 담당한다.
5. 면역에 관여하는 세포
1) B-cell
B-cell은 고유의 유전자가 발현에 의해서 세포표면에 receptor를 가지고 있는데, 이것으로 특정한 항원을 인식한다. 항원을 인식한 B-cell은 분열을 시작하여 receptor와 동일한 특이성을 가진 항체분자를 대량으로 합성하여 분비하게 된다. 즉 B-cell은 형질세포로 분화된다. 이 형질세포가 합성하여 분비하는 것이 바로 항체분자이다. 항체는 혈액 및 조직액 중에 존재하는 고분자의 당단백질로써, 기본적으로는 B-cell 상의 항원 receptor와 동일한 특이성을 가진 분자이다. 따라서 B-cell을 최초로 자극하여 활성화 시켰던 항원과 반응하게 된다.
2) T-cell
T-cell은 몇 가지 서로 다른 Type으로 나뉜다. 제 1그룹의 T세포는 B세포와 상호작용을 하여 B세포의 분열, 분화, 항체생산 등을 돕는다. 제 2그룹의 T세포는 단핵성 식세포에 작용하여 그 식세포가 병원체를 파괴하는 것을 돕는다. 이상 2그룹의 T세포를 helper T-cell이라고 한다. 제 3그룹의 T세포는 바이러스나 병원체에 감염된 세포를 파괴하는 능력이 있다. 이 기능을 세포상해성이라고 하며, 이 T세포를 세포 상해성 T-cell이라고 한다. T-cell도 항원을 인식하는데, 그 때 반드시 자기의 세포표면에 있는 특정한 표식 분자인 MHC 분자와 결합한 항원만을 인식한다. 이때 인식을 하는 것은 T-cell 항원 receptor(TCR)라고 하는 특이적인 분자이다. TCR은 기능면에서나 구조면에서나 B-cell의 항원 receptor인 항체와 매우 유사하다. T-cell의 각종 다양한 기능은 cytokine이라는 가용성인자에 의해서 매개된다.
3) LGL(Large granulor lymphocyte, 대형 과립 임파구)
LGL은 각종 다양한 암세포나 감염세포의 표면항원을 인식하여 상해하는 능력이 있는 임파구이다. 그러나 세포 상해서 T-cell과는 달리 이 세포는 MHG가 결손되었거나, MHG가 발현 안된 표적세포를 발견하여 파괴한다. 이 기능을 Natural killer 활성이라고 한다.
4) Eosicophil polymorphs
호산구로 불리우는 이 세포는 커다란 기생충을 파괴하는 능력이 있다. 이들 세포는 과립내에 있는 세포상해성 인자를 표적세포를 합하여 유리시켜 상해한다.
6. 면역반응에 관여하는 가용성 인자
1) 항체
면역반응이 일어나기 위해서는 항원이 필요한데 외부에서 들어와 생채의 면역계를 자극하여 면역반응을 일으키는 이물질을 항원(Antigen)이라고 한다. 이러한 항원에 대한 면역반응으로 만들어진 것이 항체(Antibody)이다. 항체는 항원에 자극을 받은 B-cell이 생산하는 혈청단백질로서, B-cell의 항원 receptor가 가용성의 형태로 분비된다. 모든 항체분자는 기본적으로 같은 구조를 하고 있는데 항원과 결합하는 부위는 다양하다.
항체라는 단어에는 어떤 것에 대항하는 물질이라는 의미가 포함되어있다. 항체는 그 항체를 만들어내도록 자극을 준 항원과는 결합하지만 다른 것과는 결합하지 않는 특이성이 있다. 면역학에서는 이와 같은 항원과 항체반응을 자물통(항체)안에 정확히 들어가는 열쇠(항원)의 관계에 비유한다. 이와같은 항체의 특이성 때문에 홍역 바이러스에 감염되거나 홍역 예방접종을 하면 이 바이러스에 대해서만 특이적인 항체가 생산되기 때문에 두 번째의 홍역 바이러스 감염시에는 면역이 되어 홍역에 걸리지 않도록 방지한다.
하지만 다른 소아마비나 수두바이러스 감염시에는 면역이 되어 있지 않으므로 소아마비나 수두에 걸리지 않도록 막지 못한다. 항체의 역할은 이처럼 항원과 특이하게 결합함으로써 이물질을 중화시키는 것이다. 항체는 이물질(세균이나 바이러스)과 반응하는 일종의 단백인데, 혈청 단백은 알부민과 글로부린으로 분류되며 항체는 글로부린에 속합니다. 혈청 글로부린 중에서 면역반응이 일어날때 형성되는 항체를 면역 글로부린이라고 합니다.
2) 보체
보체계는 약 20종류의 혈청단백질로 구성된다. 기본적인 기능은 염증의 조절이다. 보체의 각 성분은 서로 다른 성분과 반응하며, 면역계 이외의 다른 구성요소와 상호작용한다. 예를들어 미생물은 부경로라고 하는 비특이적인 반응으로 보체계를 활성화 한다. 그 결과 미생물은 보체로 둘러싸여 식세포가 쉽게 결합, 파괴 할 수 있게 한다. 보체계는 또한 특이적인 적응 면역계가 반응 할 때에는 고전경로를 통하여 활성화 된다. 미생물을 번식시켜 세포내에서 파괴시키는 opsonization, 염증부위에 빈식세포를 유주시키는 chemotaxis 반응이 일어나는 부위의 혈류증가 및 모세혈관의 투과성 증진, 세포나 바이러스의 lysis 염증성 mediator의 유리를 촉진하는 기능들을 한다.
3) Cytokine
Cytokine은 다양한 임파구, 식세포 및 다른 조직세포간의 신호를 매개하는 분자이다. 면역응답의 세포간의 상호작용에 관계하는 활성분자이며, 전부 단백질이거나 또는 peptide로서 가끔 다당을 결합하는 것도 있다. 임파구가 만들어내는 Cytokine를 lympokine 라고 한다.
a. Interferons (IFNs) : 어떤 종류의 바이러스 감염을 폭넓게 억제하는 중요한 분 자이다. IFNα와 IFNβ는 바이러스 감염세포에 저항성을 증 강시켜주는 역할을 하며, 바이러스 감염 일선에서 초기방 어 역할을 한다.
b. Interleukins(ILs) : IL은 주로 T-cell이 만드는데 그 종류는 IL1~17로 다양하 다. 그 중 일부는 단핵세포나 조직세포에서도 만들어 진다. 이들 단백질은 다종다양한 기능을 지녀서, 다른 세포에 작 용하여 분열이나 분화를 유도한다.
c. Colony-stimulating factors(CSFs) : 이 분자는 골수의 조혈간세포나 백혈구 전 구세포의 증식과 분화를 유도한다.
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