본문내용
1. 면역혈청학의 기초
1.1. 혈청학의 정의와 개요
혈청학은 면역학에 기초를 둔 실기적인 학문으로, 항원과 항체 반응을 취급하는 과학이다. 항원은 어떤 물질이 이종동물에 체내로 들어갔을 때 그 동물의 체내에서 체액성 또는 세포성 면역을 유도해내는 성질을 가진 이종단백을 말한다. 항체는 항원을 투여한 생체가 생성한 혈청단백으로서 투여된 그 항원과 특이적으로 결합하는 성질을 가진 물질이다.
혈청학은 전염병의 진단, 치료 및 예방, 미생물의 분류 및 동정, 수혈 및 장기 이식, 자가면역 질환의 진단과 치료, 법의학적 응용 등 다양한 분야에 활용된다. 항원-항체 반응의 종류에는 침강반응, 응집반응, 보체결합반응, 중화반응, 억제반응 등이 있다. 혈청학적 검사법에는 면역형광법, 방사면역측정법, 효소면역분석법, 면역블롯법, 자동분석기 응용법 등이 있다. 이러한 혈청학적 검사법은 매독, 바이러스 감염, 세균 감염, 기생충 감염, 자가면역 질환 등 다양한 질병의 진단에 활용된다."
1.2. 면역학의 기본 개념
면역학의 기본 개념은 다음과 같다.
면역학은 생체가 병원미생물의 침입에 대해 나타내는 저항성을 연구하는 학문이다. 면역반응은 생체 통일성의 혼란여부를 감지하여 생체 내에서 자기와 비자기를 구분하고 외부에서 이물질을 인식, 제거하는 반응이다. 면역 응답은 크게 방어, 항상성 유지, 면역감시의 세 가지 기능으로 구분된다. 방어는 미생물의 독소를 중화시켜 제거하는 것이고, 항상성 유지는 생체 내 노폐물 제거를 통해 내적 환경을 조절하는 것이다. 면역감시는 변이세포를 감시하여 파괴하는 것이다.
면역계는 개체 발생적으로 볼 때, 태생기에는 간에서 조혈이 주로 이루어지고 임신 8주부터 림프조직이 발달하기 시작한다. 주요 면역세포는 림프구로, 성인 기준 약 1조 개가 존재한다. 림프구는 B세포와 T세포로 구분되며, B세포는 체액성 면역을, T세포는 세포매개성 면역을 담당한다.
항원은 생체 내에 들어와 면역반응을 유발하는 물질로, 단백질, 다당류, 지질 등 다양한 형태로 존재한다. 항원은 특이성, 종특이성, 기관특이성 등의 특성을 가지며, 결정군이라고 하는 특정 부위에 의해 항원성이 결정된다. 항체는 항원에 특이적으로 결합하는 혈청 단백질로, 2개의 heavy chain과 2개의 light chain으로 구성된 Y자 모양의 구조를 가진다. 항체에는 IgG, IgA, IgM, IgD, IgE 등 5종류가 있으며, 각각 고유한 기능을 수행한다.
면역반응의 성립과 항체 생성은 다음과 같다. 항원이 생체에 유입되면 대식세포가 이를 탐색하고 처리하여 T세포와 B세포에 정보를 전달한다. T세포는 helper T세포, suppressor T세포, cytotoxic T세포로 분화되고, B세포는 형질세포로 분화하여 항체를 생성한다. 항체 생성 기전에는 두 가지 설이 있는데, 주형설(template theory)에 따르면 항원이 템플릿 역할을 하여 항체 합성을 지배하고, 선택설(selective theory)에 따르면 림프구가 가진 다양한 수용체 중 항원에 적합한 것이 선택되어 증식한다.
보체계는 신선한 혈청 내에 존재하는 일종의 혈청 단백질로, 항원-항체 복합체를 용해시키는 기능을 한다. 보체는 11종류의 성분으로 구성되며, 고전적 경로와 대체경로를 통해 활성화된다. 고전적 경로는 항원-항체 복합체에 의해 활성화되며, 대체경로는 항원-항체 복합체 없이도 활성화된다.
1.3. 항원과 항체의 특성
항원은 "어떤 물질이 이종동물에 체내의 피하나 혈관을 통해 들어갔을 때 그 동물의 체내에서 체액성 또는 세포성 면역을 유도해내는 성질을 가진 이종단백"이다"". 항원은 특이성, 종특이성, 기관특이성의 특성을 가지고 있다"". 항원의 특이성은 항원의 화학적 구조에 기초를 두고 있으며, 항원의 결정군은 항원의 특이성을 결정하는 성질이다"". 항원은 단백질 항원, 다당류 항원, 지질 항원으로 분류되며, 완전항원과 불완전항원으로 나뉜다"". 항원성을 높이기 위해 면역증강제인 Adjuvant가 사용된다"".
항체는 "항원을 투여한 생체가 생성한 혈청단백으로서 투여된 그 항원과 특이적으로 결합하는 성질을 가진 물질"이다"". 항체는 2개의 Heavy chain과 2개의 Light chain으로 구성되어 있으며, 2개의 항원 결합 부위를 가지고 있다"". 항체에는 완전항체와 불완전항체가 있으며, IgG, IgA, IgM, IgD, IgE의 5가지 면역글로불린 종류가 있다"". 항체는 Isotype, Allotype, Idiotype으로 분류되며, 비특이적 정제법과 특이적 정제법으로 정제할 수 있다"".
1.4. 항체의 구조와 기능
항체의 구조와 기능은 다음과 같다.""
항체(Antibody)는 항원을 투여한 생체가 생성한 혈청단백으로서 투여된 그 항원과 특이적으로 결합하는 성질을 가진 물질이다.""
항체 분자는 2개의 Heavy chain과 2개의 Light chain으로 구성된 다중쇄 구조로, 약 240×50Å 정도의 크기를 가지는 Y자형이다.""
Heavy chain은 약 50,000의 분자량을 가지며, α, β, μ, δ, ε의 5종류로 구분된다(IgG, IgA, IgM, IgD, IgE).""
Light chain은 약 25,000의 분자량을 가지며, κ, λ의 2종류로 구분된다.""
2개의 Antigen binding site를 가지고 있어 항원과 특이적으로 결합할 수 있다.""
항체는 완전항체(2가 항체)와 불완전항체(1가 항체)로 구분된다.""
완전항체는 항원 두 분자와 결합이 가능하며 단독으로 구체적 반응을 일으킬 수 있다.""
불완전항체는 항원 한 분자와만 결합하여 단독으로 구체적 반응을 일으킬 수 없다.""
IgG의 subclass는 IgG1(70%), IgG2(18%), IgG3(8%), IgG4(3%)로 구성된다.""
항체의 특이성은 Isotype, Allotype, Idiotype으로 구분된다.""
Isotype은 동종의 전개체가 공유하는 공통항원, Allotype은 동종 내에서 개체에 따라 유전적으로 다르며, Idiotype은 항원 결합부위의 고유성질이 모두 다른 것을 의미한다.""
1.5. 면역반응의 성립과 항체의 생성
생체에 항원이 주입되면 대식세포(macrophage)가 해당 항원을 탐색하여 처리한다. 이를 통해 항원의 정보가 T세포와 B세포에 전달된다. T세포는 helper T세포, suppressor T세포, 세포독성 T세포 등으로 분화되며, B세포는 항체를 생성하는 형질세포(plasma cell)로 분화된다. T세포는 B세포의 분화를 돕는다. 형질세포 내부의 DNA에서 항원 정보가 해독되어 mRNA에 전달되고, mRNA는 중쇄와 경쇄의 항체 단백질 합성을 지시한다. Golgi체를 거치면서 이들 단백질이 S-S 결합을 이루어 완성된 항체 분자가 된다. 이후 항체는 세포 밖으로 배출된다."이처럼 생체에 항원이 주입되면 면역계가 활성화되어 항체를 생성하는 과정이 이루어진다. 대식세포가 항원을 처리하고, T세포와 B세포가 분화되어 항체를 생성하는 일련의 면역반응 메커니즘을 통해 항체가 생성되는 것이다.
항체 생성 과정에 대한 두 가지 주요 가설인 지령설(Instructive theory)과 선택설(Selective theory)이 있다. 지령설은 항원이 일정한 주형(template)으로 작용하여 형질세포 내부에 존재하면서 globulin 합성을 지배한다고 설명한다. 한편 선택설은 림프구가 다양한 side chain을 가지고 있으며, 각각의 side chain이 특정 물질에 적합성을 지니고 있다고 본다. 이물질(항원)을 만나면 결합하여 즉시 밖으로 배출되며, 이에 따라 대사성 비례법칙에 의해 과잉 생성되어 혈액 내로 배출되어 면역작용을 하게 된다.
이와 같이 생체 내에서 항원에 대한 정보가 전달되고 다양한 면역세포들이 분화 및 활성화되어 항체가 생성되는 복잡한 과정을 거치게 된다. 이러한 면역반응의 성립과 항체 생성 과정은 감염성 질환의 진단 및 치료, 자가면역질환의 관리 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 한다."
1.6. 보체계
보체계는 단백질의 일종으로 신선한 혈청에 존재하며, 항원-항체 반응에 관여하여 세포를 용해시키는 등의 면역학적 반응을 담당하는 중요한 기능을 수행한다.
보체계는 전체 11종의 구성 성분을 가지고 있으며, C1부터 C9까지로 명명된다. C1은 α2-γ2 globulin에 속하며, C2는 β2 globulin, C3부터 C7은 β1 globulin, C8은 α globulin, C9는 γ globulin에 속한다. 이러한 보체 성분들은 항원-항체 복합체에 결합하여 세포벽을 용해시키는 등의 기능을 수행한다.
보체계의 활성화는 크게 고전적 경로와 대체 경로의 두 가지 기전으로 이루어진다. 고전적 경로는 항원-항체 복합체에 의해 활성화되며, 대체 경로는 항원...
