면역학: 체액성 면역과 세포성 면역

1. 체액성 면역(humoral immunity)

1)  백혈구의 일종인 B세포에 의하여 만들어진 항체(antibody)나 특정 향균 펩타이드와 같은 세포 외액에서 발견되는 분자에 의해 이루어지는 면역 반응을 말한다. B세포는 미성숙 B림프구에서 만들어지며 특이적인 항체를 생성한다. 항체 매개 변역으로도 불리며 주로 미생물의 항원을 인식해서 미생물의 운동성을 저하하고 독소를 중화한다. 감염된 세포의 파괴를 유도하여 감염의 확산을 억제할 수 있다.

2) 체액성 면역 반응은 직접적으로 항원에 결합하여 중화하거나 제거하기도 한다. 또 미생물 표면에 있는 항원과 결합해 보체계(Complement system)을 활성화 하여 용해하거나 면역세포로부터 염증 매개 물질의 분비를 촉진한다.

3) 체액성 면역을 주로 담당하는 항체는 항원의 종류나 T세포의 관여 유무 등 면역기관 등의 차이에 따라 종류나 생성되는 양이 달라진다. B세포가 항원을 인지함으로 시작되는데 순차적인 B세포 분화를 따라 이뤄진다. B세포가 활성화되면 항원 특이적 B세포를 증가시키거나 형질세포 또는 기억세포로 분화시킨다. 항원 자극을 받지 않은 세포에 의한 활성화인지, 기억세포에 의한 활성화인지에 따라 체엑색 면역반응이 달라진다. 처음 반응이 일어났다면 항체를 분비하는 형질세포와 기억세포가 생성된다. 하지만 기억세포가 활성화된다면 이미 전적이 있다는 것이다. 2차 항체 반응은 오래 지속되고 항체의 친화력도 좋고 더 빨리 더 많이 만들어져 감염을 빠르게 잡을 수 있다. 백신이 이 원리이다.

4) 항원의 종류는 T세포 의존성 항원과 비의존성 항원으로 나뉜다. t 세포 의존성 항원은 Class switching을 통해 면역글로불린인 IgM, IgD외 다른 항체를 생산한다. 성숙 과정을 통해 높은 친화력을 가진 항체를 생성하게 된다. 

2. 주용 용어

1) 중화(Neutralization): 미생물의 Epitope 또는 독고 같은 수용성 분자에 항체가 결합하며 발생한다. 항체와 결합한 미생물 또는 독소는 숙주인 세포의 표면과의 상호작용을 차단하다. 상호작용이 차단되며 세포의 침입이 억제되는 것이다. 중화 항체는 IgG와 IgA를 보통 말한다. 동일한 병원체에 재감염이 되었을 때 초기 감염 시 생성된 중화 항체가 감염으로부터 방어하는 데 큰 영향을 준다.
2) 옵소닌작용(Opsonization): Opsonin은 ‘먹기 위해 준비하는’이라는 그리스어가 어원이다. 면역 반응을 위해 항원을 표시하는 분자이다. 이 작용은 면역 세포의 식작용을 증가시키는데 항원의 면역 세포에 대한 결합력이 크게 향상되기 때문이다. 이 작용은 감염된 세포를 표시하여 대식세포와 호중구에 의해 제거 되도록 만든다. 또 보체 단백질을 활성화하고 NK세포를 통해 파괴하도록 유도한다.
3) 보체 활성화 (Complement activation): 활성화 과정은 크게 3가지가 있다. 고전경로(classical pathway), 대체경로(alternative pathway), 그리고 렉틴경로(lectin pathway)이다. 보체 단백질 중 하나인 cb5의 형성으로 귀결되는 초기 단계는 각각의 다른 경로를 통해 발생할 수 있다.
4) 항체 의존성 세포 매개 세포 독성 (ADDC: antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity); NK 세포 및 림프구는 항체로 둘러싸인 세포의 Fc 수용체와 결합한 후 세포를 파괴할 수 있다. 이 과정을 항체 의존성 세포 매개 세포독성(ADCC)이라 말한다. 활성화된 NK세포는 IFN-γ와 같은 사이토카인을 분비하거나 세포 내 과립을 방출한다. 이를 통해 결국 표적으로 한 세포를 죽일 수 있다.

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3. 세포성 면역(cell-mediated immunity)

1) 항체가 관여하는 체액 면역과 대응되는 개념이다. T림프구에 의한 반응으로 감염된 세포나 암세포 같은 돌연변이를 감지하고 공격한다. T림프구는 림프절이나 혈액, 조직 등에 존재하는데 세포막에 T cell receptor를 발현해 항원을 인지하고 결합할 수 있다. T세포 수용체는 항원 별로 특이적인 분자 구조를 인지한다. 즉 특정 항원이란만 결합을 하는 것이다. 병원체 조각을 세포의 표면에 갖고 있는 바이러나 박테리어가 표적이 된다. T세포가 항원을 인식해 결합한 후 감염된 세포에 구멍을 만든다. 그리고 독성 단백질을 방출하여 감염 세포를 파괴시켜 세포의 사멸을 유도한다.

2) 두가지 반응
(1) 항원 특이적 반응: 항원 특이적 반응은 세포독성 T 세포에 의해서 일어난다.
미성숙한 상태로 흉선에서 나온 미성숙한 세포독성 T 세포는, 식세포가 넘겨준 항원 결정 인자를 받아 세포막에 단백질을 만든다. 이는 바이러스나 세균을 죽일 수 있는 세포로 분화하게 되었음을 의미한다. 성숙해진 세포독성 T 세포에는 항원 인식 부위가 있다. 부위에 항원이 결합하게 되면 항원 특이적 면역반응이 일어난다. 세포독성 T 세포와 표적세포가 결합하게 되면 세포독성 T세포에서 단백질 분해 효소 등이 들어있는 소낭들이 표적세포 쪽으로 이동하게 된다, 소낭들은 외포 작용을 통해 분비되고 분비된 효소 중에서 세포막에 구멍을 뚫는 단백질이 퍼포린 단백질이다. 표적세포의 세포막에 결합하게 되면 단백질 분해효소(그랜자임)가 표적세포 안으로 들어가게 된다. 단백질 분해효소는 표적세포의 세포 자살 과정을 유도하게 되고 결국 표적세포는 사멸한다.

(2)항원 비특이적 반응: 항원 비특이적 반응은 NK 세포(Natural Killer Cel)에 의해서 일어난다. 이들은 바이러스에 감염된 세포나 종양세포를 파괴하는데 핵심적인 기능을 한다. 이들은 특별한 항원·항체반응 없이 세포를 찾아내어 파괴한다. 특히 NK세포는 바이러스 감염 시 항원 특이적인 면역반응이 활성화되기 전에 저 작용하는 1차적인 방어체계이다.