본문내용
1. 면역학 개요
1.1. 면역 시스템의 구성과 기능
면역 시스템의 구성과 기능은 다음과 같다.
면역 시스템은 감염을 인지하고 스스로 방어 기제를 유도하는 기본적인 4가지 기능을 갖는다. 첫째, 항원을 인식하고 둘째, 항원 특이적 effector 세포를 활성화하며 셋째, 면역 반응을 조절하고 넷째, 면역 기억을 유지한다. 이를 통해 감염원을 효과적으로 제거하고 향후 재감염에 대비할 수 있다.
면역 시스템을 구성하는 주요 세포들은 골수 유래 세포와 림프계 세포로 나뉜다. 골수 유래 세포에는 대식세포, 수지상세포, 과립구(호중구, 호산구, 호염기구) 등이 있으며, 이들은 선천면역 반응에 관여한다. 림프계 세포에는 T세포와 B세포, NK세포가 포함되며, 적응면역에 관여한다.
선천면역계는 감염원을 인지하고 초기 방어 반응을 유도한다. 대식세포와 수지상세포는 감염원의 분자 패턴을 인지하는 수용체(PRRs)를 통해 감염 여부를 감지하고, 염증 반응을 촉발한다. 이 과정에서 염증성 사이토카인과 케모카인이 방출되어 감염 부위로 면역세포들을 모집한다. 또한 보체계가 활성화되어 감염원을 직접 용해하거나 탐식세포의 작용을 돕는다.
적응면역계는 수지상세포에 의해 제시된 항원을 T세포와 B세포가 인식하여 항원 특이적으로 반응하는 기능을 한다. T세포와 B세포는 각각의 수용체(TCR, BCR)를 통해 항원을 인식하고 활성화된다. 활성화된 T세포는 감염세포를 직접 공격하거나 B세포 활성화를 돕고, 활성화된 B세포는 항체를 생산한다. 또한 일부 T세포와 B세포는 기억세포로 분화하여 향후 동일한 항원 재노출 시 신속하고 강력한 면역 반응을 유도한다.
이와 같이 선천면역과 적응면역이 유기적으로 연계되어 면역 시스템을 구성하며, 감염 방어, 암 제거, 알레르기 반응 조절 등 다양한 기능을 수행한다.
1.2. 선천면역과 적응면역
선천면역과 적응면역은 인체 면역 체계의 두 가지 주요 구성 요소이다. 선천면역은 생물학적으로 진화한 초기 면역 반응으로 즉각적인 방어 기능을 수행한다. 반면, 적응면역은 이후에 발달한 면역 반응으로 보다 특화되고 장기적인 면역 방어 기능을 한다.
선천면역은 병원체나 감염에 대한 첫 번째 방어선이다. 선천면역 세포는 패턴 인식 수용체(PRRs)를 통해 병원체의 특정 분자 패턴을 인식하고 즉각적인 면역 반응을 유발한다. 이에는 물리적/화학적 방어 기작, 보체 시스템, 염증 반응, 대식세포/호중구/NK 세포의 활동 등이 포함된다. 이러한 선천면역 반응은 신속하지만 병원체에 대한 특이성은 낮다.
반면, 적응면역은 보다 정교한 면역 반응을 나타낸다. 적응면역 세포인 T세포와 B세포는 각각의 수용체를 통해 특정 항원을 인식하고 활성화된다. 항원 제시 과정을 거쳐 T세포가 활성화되면 다양한 T세포 아집단(Th1, Th2, Th17, Treg 등)으로 분화하여 세포성 면역과 체액성 면역을 매개한다. B세포는 활성화되어 항체를 생성하고 분비한다. 적응면역은 항원 특이성이 높고 면역 기억을 형성하여 재노출 시 보다 강력한 반응을 보인다.
선천면역과 적응면역은 서로 밀접하게 연계되어 있다. 선천면역 세포는 항원 제시 기능을 통해 적응면역 반응을 개시하고, 적응면역 세포는 선천면역 세포를 활성화시킨다. 이러한 상호작용을 통해 통합적인 면역 반응이 이루어진다.
선천면역과 적응면역의 특성을 종합하면 다음과 같다. 선천면역은 즉각적이고 비특이적인 반면, 적응면역은 지연적이지만 항원 특이적이다. 선천면역은 유전적으로 결정된 고정된 수용체를 가지지만, 적응면역은 유전자 재조합을 통해 다양한 수용체를 생성한다. 선천면역은 초기 방어에 중요하지만 항원 제거에 한계가 있는 반면, 적응면역은 장기적인 면역 방어와 기억 형성이 가능하다. 따라서 선천면역과 적응면역은 서로 보완적인 관계를 가지며, 이를 통해 인체는 감염 병원체에 효과적으로 대응할 수 있다.
1.3. 항원, 항체, 그리고 항원-항체 반응
항원, 항체, 그리고 항원-항체 반응은 면역 체계의 핵심적인 요소이다. 항원은 면역 반응을 유발할 수 있는 물질로, 다양한 화학적 구조와 크기를 가질 수 있다. 이러한 항원은 크게 외래 항원과 자가 항원으로 구분될 수 있다. 외래 항원은 병원체나 이물질과 같이 우리 몸에 침입한 물질을 의미하며, 자가 항원은 우리 몸의 정상 세포 성분을 의미한다.
항체는 B 세포에 의해 생성되는 수용체 단백질로, 항원을 특이적으로 인식하고 결합한다. 항체는 4개의 폴리펩티드 사슬로 이루어져 있으며, 2개의 중쇄와 2개의 경쇄로 구성된다. 항체의 Fab 부위는 항원 결합 부위로, 다양한 항원에 대한 반응을 가능하게 하는 항원 인식 부위이다. 항체의 Fc 부위는 항원-항체 복합체를 제거하거나 면역 기능을 매개하는 역할을 한다.
항원-항체 반응은 이러한 항원과 항체의 결합을 통해 일어나는 면역 반응이다. 항체는 항원의 특정 부위(에피토프)를 인식하여 결합하며, 이를 통해 다양한 방식으로 면역 반응을 유도한다. 항체는 항원을 중화시키거나, 식세포의 식균 작용을 돕거나, 보체 활성화를 통한 세포 용해 등의 기능을 한다. 또한 항체-항원 복합체는 B 세포 활성화와 기억 세포 형성을 촉진하여 면역 기억 형성에 기여한다.
이처럼 항원, 항체, 그리고 항원-항체 반응은 적응 면역 반응의 핵심 메커니즘으로, 병원체 감염이나 이물질 침입에 대한 방어 기전을 제공한다. 이러한 면역 반응의 과정은 복잡하고 정교하게 조절되며, 면역 체계의 다양한 구성 요소들이 유기적으로 작용한다.
1.4. T 세포와 B 세포의 역할
T 세포와 B 세포는 적응면역계를 구성하는 주요 세포로, 항원에 대한 특이적 면역반응을 일으키는 역할을 한다.
T 세포는 수상돌기를 가진 세포로, T 세포 수용체(TCR)를 통해 항원을 인식한다. T 세포에는 CD4+ T 세포와 CD8+ T 세포의 두 가지 주요 아형이 있다. CD4+ T 세포는 도움 T 세포(Th)로 불리며, B 세포의 항체 생성과 대식세포, 대식세포 활성화 등에 도움을 준다. CD8+ T 세포는 세포독성 T 세포(CTL)로 불리며, 바이러스 감염 세포나 암세포를 직접 공격하여 사멸시킨다.
B 세포는 B 세포 수용체(BCR)를 통해 항원을 인식한다. BCR은 세포 표면에 발현되어 있으며, B 세포가 활성화되면 플라스마 세포로 분화하여 항체를 대량 생산하게 된다. 이렇게 생산된 항체는 순환하며 항원과 결합하여 중화, 보체 활성화, 탐식 증가 등의 기능을 수행한다.
특히 T 세포와 B 세포는 서로 밀접한 상호작용을 한다. CD4+ T 세포는 B 세포의 항체 생성을 도와주고, B 세포는 항원을 T 세포에 제시하여 T 세포를 활성화시킨다. 이러한 상호작용을 통해 강력한 적응면역 반응이 이루어진다.
요약하면, T 세포는 세포매개성 면역 반응을, B 세포는 체액성 면역 반응을 담당하며, 이 둘의 긴밀한 협조 하에 감염이나 암 등에 대한 효과적인 면역 방어가 이루어진다고 할 수 있다.
1.5. 세포 간 신호 전달과 상호작용
세포 간 신호 전달과 상호작용은 면역 반응을 조절하고 증폭시키는 데 있어 매우 중요한 역할을 담당한다"" 면역 세포들은 다양한 세포 신호 전달 분자를 통해 정보를 주고받으며, 이를 통해 면역 반응의 강도와 방향을 조절할 수 있다""
대표적인 세포 간 신호 전달 분자로는 사이토카인(cytokine)과 케모카인(chemokine)이 있다"" 사이토카인은 면역세포가 분비하는 단백질 신호 전달 분자로, 면역 반응을 증폭시키거나 억제하는 역할을 한다"" 예를 들어, Th1 세포에서 분비되는 IFN-γ는 대식세포를 활성화시켜 병원체 제거 능력을 높이고, Th2 세포에서 분비되는 IL-4는 B 세포의 항체 생산을 촉진한다""
한편 케모카인은 특정 수용체에 결합하여 면역세포의 화학 주성(chemotaxis)을 유도함으로써 염증 부위로의 이동을 촉진한다"" 예를 들어, IL-8은 호중구를 감염 부위로 끌어모으는 역할을 하며, MCP-1은 단핵구와 T 세포의 이동을 유도한다""
이러한 세포 간 신호 전달은 면역 반응의 초기 단계부터 후기 단계까지 면밀히 조절되어야 한다"" 선천면역 반응에서 패턴 인식 수용체(PRR)가 활성화되면 NF-κB, IRF 등의 전사 인자가 유도되어 염증성 사이토카인 분비가 시작된다"" 이후 적응면역 반응에서는 항원 제시 세포(APC)와 T/B 림프구 간의 상호작용을 통해 세포성 면역 및 체액성 면역이 유발된다""
예를 들어, 대식세포가 자신의 표면 MHC II 분자에 항원 펩타이드를 띄워 T helper 세포에 제시하면, T 세포 수용체(TCR)와 MHC II-펩타이드 복합체 간 상호작용이 일어난다"" 이때 B7 분자와 CD28 분자 간 결합을 통한 보조 신호가 더해지면 T helper 세포가 활성화된다"" 활성화된 T helper 세포는 다시 B 세포를 도와 항체 생산을 촉진한다""
또한 조절 T 세포(Treg)는 다른 면역 세포에 대한 억제 신호를 전달하여 면역 반응을 조절하는 역할을 한다"" Treg 세포는 IL-10, TGF-β 등의 억제성 사이토카인을 분비하거나 CTLA-4, PD-1 등의 억제성 수용체를 발현하여 과도한 면역 반응을 억제한다""
이처럼 다양한 세포 간 상호작용과 신호 전달을 통해 면역 시스템은 감염 병원체에 효과적으로 대응하는 한편, 자가면역질환이나 암과 같은 질병 발생을 예방할 수 있다""
1.6. 면역 조절 메커니즘
면역 조절 메커니즘이란 면역 반응을 적정한 수준으로 조절하여 효율적인 면역 방어 기능을 유지하는 것을 의미한다. 면역계는 외부 환경 변화에 신속하게 반응하여 병원체 침입을 저지하고 조절하는 역할을 하지만, 때로는 과도한 면역 반응으로 인한 부작용이 나타날 수 있다. 따라서 자가면역질환, 알레르기, 이식 거부 반응 등을 막기 위해 면역 반응을 적절하게 조절할 수 있는 메커니즘이 필요하다.
면역 조절 메커니즘에는 크게 자가면역 관용, 조절 T 세포, 그리고 면역 억제 기작 등이 있다. 자가면역 관용은 자신의 정상 세포 성분을 면역 체계가 인식하지 않도록 하는 과정이다. 태아기 때 면역계가 자신의 세포를 인식할 수 있도록 학습하고, 성인이 되어서도 이러한 관용 상태가 유지된다. 하지만 이 과정에서 문제가 생기면 자가면역질환이 발생할 수 있다.
조절 T 세포(Treg 세포)는 면역 반응을 억제하는 역할을 하는 CD4+ T 세포의 한 종류이다. Treg 세포는 IL-10, TGF-β와 같은 항염증 사이토카인을 분비하여 T 세포와 B 세포의 활성화를 억제함으로써 면역 반응을 조절한다. 또한 CTLA-4와 같은 표면 수용체를 발현하여 다른 T 세포의 활성화를 방해한다. Treg 세포의 기능 이상은 자가면역질환 발병과 관련이 깊다.
면역 억제 기작에는 다양한 세포 내 신호 전달 경로가 관여한다. 대표적으로 CTLA-4와 PD-1 수용체가 있다. CTLA-4는 T 세포 표면에 발현되어 B7 분자와 결합함으로써 T 세포의 활성화를 ...
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18