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면역학 4장 Antigens and Antibodies

Kuby IMMUNOLOGY Sixth EditionChapter 4 Antigens and AntibodiesCopyright © 2007 by W. H. Freeman and CompanyKindt • Goldsby • Osborne항원-항체 결합Immunogenicity vs Antigenicity Immunogenictiy(면역원성) ; the ability to induce a humoral and cell-mediated immune response (면역반응을 유발하는 능력) B cells + Ag  effector B cells (plasma cells) + memory B cells T cells + Ag  effector T cells (CTL, TH ) + memory T cells Immunogen ; 면역반응을 유발하는 물질 Antigenicity (항원성); the ability to combine specifically with Ab or TCR Immunogenicity 를 가진 모든 분자는 antigenicity 를 갖지만 그 반대는 아니다. 예) hapten : 항체에 결합하는 항원 epitope만으로 이뤄진 분자. 항원 (Antigen, Ag) : 항체(Ab) 또는 T-세포 수용체 (TCR) 에 결합하는 분자Haptens: valuable research and diagnostic tools.특정 항원을 동물에 면역한 후 혈청을 얻음.  항혈청 (anti-serum) : 항원에 대한 항체 농도가 높다.Properties of the immunogen contribute to Immunogenicity Foreignness(이질성) ; 항원이 host의 self protein 과 얼마나 다른가. 분자량 ; 100,000 Da 가량이 가장 immunogenic하다. 분자량이 작으면 면역원성이 약해짐 Chemical composition and heterogeneity ; 3차구조가 복잡한 단백질 일 수록 immunogenic epitopes가. B-cell epitope는 Ab 의 antigen binding site 의 모양으로 결정된다. – 작은 항원은 좁고 긴 홈, 큰 항원은 넓은 모양을 가진다. 나. B-cell epitope는 단백질 표면에 존재하는 hydrophilic a.a. 로 구성된다. 다. B-cell epitope는 단백질 1차구조에서 연속된 아미노산, 또는 불연속적인 아미노산으로 구성된다. --- 즉, conformational epitope로 구성된다. 라. Ag 의 flexible region 에 나타나는 경향이 있다. 마. 복잡한 단백질은 여러 개의 epitope 를 갖는다. 이 중 일부가 대부분의 항체를 생성하게 한다. 즉, immunodominant 하다.B-cell epitopes : sequential or non-sequential epitope 모두 포함한다.Ag; Ab red ; light, blue; heave, white; bothsperm whale myoglobinegg-white lysozymeB-cell 세포막에 결합된 항체 : B-cell 의 항원에 대한 수용체(BCR, B-cell receptor) 항원에 대한 특이성을 부여한다. 항원이 결합하면 B-cell이 활성화된다. membrane-bound antibody라고도 불린다. Secreted Ab; 혈액에서 순환, 항원 중화, 항원 제거 기능. soluble antibody 라고도 불린다. 항원은 일반적으로 여러 항원 결정기를 갖고 있으며 동물에 항원을 주사하여 혈청에 생성된 항체도 각 결정기에 대한 특이성을 가진 집합이다. 즉, 항혈청은 여러 B-세포 클론으로부터 생성된 항체가 혼합된 것으로 heterogeneous한 특성을 가져 polyclonal Ab라고 부른다.Basic structure of Antibodiesrabbit; OVA immunize  bleeding  anti-serum  incubate with OVA  전기영동 blue; control bln position Frequency of the most common a.a. at given positionV region domain 의 다양성은 CDR에 집중되어 있다.Ser ; 51 개 Gln ; 10 개 His ; 15 개 Pro ; 14 개 Trp ; 1 개 총 ; 100개17123100SerSerHisProVariability = 5/0.51 = 9.8Heavy Chain #500CDR ; 과거에는 hypervariable region 으로 불렸음. Ag binding site 이다. Ag 과 상보적인 구조를 만든다.  현재 complementarity determining region (CDR) 로 명칭. 이외의 부위는 Framework region (FR) 이다.B-cell epitope는 단백질 표면에 존재하는 hydrophillic a.a. 로 구성된다. Ab 와 Influenza virus Ag 사이의 상호 결합모습 Heavy chain 의 가변 부위는 red, Light chain 의 가변부위는 blueCDR이 Ag을 결합한다. Ab 마다 Ag 을 결합하는 양상은 Ab, Ag 마다 서로 다르다. – 일반적으로 소형 Ag을 결합하는 항체는 깊은 홈을 형성하고 큰 Ag을 결합하는 항체는 넓고 평평한 면을 만든다. 접촉면적 약 650-900 A0 2 관여하는 아미노산 수 15-22 a.a.(Ag) : 15-22 a.a.(Ab) 일반적으로 H chain 의 CDR 이 항원 결합 특이성을 결정한다. -- L chain 은 항원 특이성에 대한 공헌도가 낮음---Anti-HIV Ab 의 H chain 과 random L chain 을 조합하여도 HIV peptide에 대해 특이적으로 결합할 수 있다.Fab 의 가변부위(variable region)가 보라색으로 표시되어 있다.--- epitope 와 결합하는 부위. (a) ; lysozyme (large, globular protein) 에 대한 Fab 구조: 평평하고 넓다. (b) ; smallH4항체는 분비형과 막단백질형으로 존재할 수 있다. secreted immunoglobulin(sIg) : 분비형 항체 membrane-bound immunoglobulin(mIg) ; 26 a.a spacer, transmembrane, cytoplasmic tail26 a.a spacertransmembrane; 20-25 aacytoplasmic tailAntibody mediated effector functions항체는 항원과 결합할 뿐 아니라 여러 다른 생물학적 활성을 나타낸다. 단순히 항원과 결합하는 능력만으로는 병원체를 제거할 수 없다. 부가적인 기능이 필요하다. 항체는 opsonization 을 촉진한다. Opsonization --- 식세포(macrophage, neutrophil)는 Fc Receptor 를 갖고 있어 Ag-Ab complex 와 결합. 식균작용을 촉진한다. opsonin --- opsonization 을 매개하는 분자 항체, 보체의 C3b 가 좋은 예이다.2) Ab activates complement IgM, IgG1, IgG3는 항원과 결합하면 complement (보체)를 활성화시킨다. 보체가 활성화되면 세포막에 구멍을 뚫어 그 세포를 죽일 수 있다. 보체 활성화 부산물로 생성된 C3b 는 인근의 항원-항체 복합체, 세포에 결합한다. 적혈구, 대식세포는 C3b 수용체를 갖고 있다. 적혈구는 C3b/Ag-Ab 복합체를 대식세포에 운반하는 역할을 수행한다.3) Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity(ADCC) kills cells 항체가 표적 세포 표면의 항원에 결합하면 Fc receptor 를 갖고 있는 NK, neutrophil, marcrophage 는 이를 통해 표적 세포를 죽일 수 있다. 4) 상피세포 층을 통과하여(transcytosis) 외부로 분비된다. IgA ; 점막 상피층을 통과하여 점막과 함께 분비된다. IgM 도 가능하다. IgG ; 태반을 통과하여 모체에서 1921 Prausnitz and Kustner 는 allergy 환자 혈장을 건강한 사람 피하에 주사한 후 allergen에 노출시키면 hives 와 유사한 증상을 보고함(P-K 반응) 1966 Ishizaka; allergy 환자 혈장을 토끼에 주사하여 allergy 유발하는 항체의 존재를 IgE에 대한 항체를 만듬. basophils 와 mast cell 에는 IgE Fc receptor 가 존재. 세포에 IgE 가 결합한 상태에서 allergen 이 IgE Fab 에 결합하면 세포질의 granules 을 세포 밖으로 분비한다. granules 에는 allergy 를 유발하는 분자들이 존재한다. IgE 는 기생충 면역을 유발하는 분자를 분비한다. –IgE 본래의 고유 역할IgD혈장에 30 mg/ml(전체 Ig의 0.2%)로 존재한다. IgM 과 함께 BCR 을 형성한다. 다른 생리학적 역할은 알려지지 않음.Ig 의 항원결정기Isotype constant region 에 대한 항원 결정기 동종의 동물은 동일한 isotype 을 갖고 있다. 다른 종에 항체를 주사하면 anti-isotype antibody 를 얻을 수 있다. Allotype 동종의 동물은 모두 동일한 isotype 유전자를 갖고 있으나 항체 유전자 일부는 다수의 대립 인자를 갖기도 한다. 동종에서 다른 개체와 달리 어느 한 개체의 항체에 특이적으로 표현되는 항원 결정기의 합을 allotype 이라 한다. IgG allotypes ; 4 IgG subclass 에 나타남. Gm marker 로 불림 G1m(1), G4m(4a) 등 25 종이 알려짐 IgA2 allotypes ; A2m(1), A2m(2) k light chain ; km(1), km(2)Idiotype 각 항체의 Fab 부위는 독특한 구조를 갖고 있으므로 항원 결정기로 작용할 수 있다. 항원과 결합하는 부분에 대한 항원 결정기를 idiotype 이라 한다. monoclonal Ab 또는 myeloma protein 을 동종의

자연과학| 2010.06.05| 73페이지| 1,000원| 조회(233)

항원, 면역학 4장, Antigen and Antibody, kubi 면역학 ..

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실험 동물의 안락사 방법

실험동물의 안락사법I.일반적인 고려사항안락사 방식을 선택하는 데에 있어서, 다음과 같은 기준을 고려해야한다.(1)고통이나 스트레스, 공포를 동반하지 않고 무의식 및 죽음을 유도할 수 있는 능력(2)무의식을 유도하기 위해 필요한 시간(3)신뢰도(4)시술자에 대한 안전(5)비가역성(6)연구 목적과의 일치(7)시술자나 관찰자에게 정서적인 효과(8)연구내용과 조직의 사용에 있어서의 일치(9)약물의 사용과 남용가능성(10)종과 나이, 건강상태의 적합성(11)적절한 방법으로 장비를 유지할 수 있는 능력II.흡입물질흡입되는 가스가 동물에 영향을 주기 위해서는 폐포에서 어느 정도 이상의 농도가 되어야 한다. 혼수상태를 만들기 전에 발작을 일으키는 물질은 안락사를 위한 물질로서는 적절치 않다.흡입물질에 대해서 일반적으로 숙지할 사항은 다음과 같다.l혼수상태의 시작이 빠르기 때문에 안락사는 인도적이다.이러한 고농도의 물질을 운반하고, 유지하는 장비들은 정부의 규정을 따라야하고, 철저한 실험 계획 하에 이루어져야 한다.l이러한 물질의 대부분은 사람에게 위험하다.l폐 속의 공기 유통이 떨어지고 폐포 내 농도가 증가하면서 흥분을 유발시킨다.l갓 태어난 동물은 저산소증에 잘 견딜 수 있다. 따라서 갓 태어난 동물에게 흡입물질을 사용하지 말아야 한다.l빠른 가스 유입은 동물을 깜짝 놀라게 하므로 소음을 적게 내는 장비를 사용하여야 한다.l동물들을 방에 둘 때는 같은 종끼리 두어야 한다. 방은 악취를 제거하고 청결을 유지해야 한다. 냄새는 안락사하는 동물에게 고통을 줄 수 있다.l파충류, 양서류, 잠수 능력이 있는 새, 포유류는 숨을 오래 참을 수 있고 혐기적인 대사를 할 수 있으므로 이런 종들에게는 다른 방법을 적용해야 한다.1.흡입 마취제흡입마취제(ether, halothane, methoxyflurane, isoflurane, sevoflurane, desflurane, enflurane 등)는 많은 종의 동물을 안락사 시키는데 사용되어 왔다.액체 상태일 때의 대부분의 흡입마취제들이면 의식을 잃는데 더 오랜 시간이 걸린다. 이산화탄소는 작은 실험동물들 (mice, rats, guinea pig, chickens, rabbits)을 안락사하거나, 안락사 전에 돼지의 의식을 잃게 할 때 사용되었다. 40%의 이산화탄소와 약 3%의 일산화탄소의 조합은 실험적으로 개의 안락사에 사용되었다. 닭에서의 연구를 통해 이산화탄소가 효과적인 안락사제인 것을 밝혀내었다. 이산화탄소의 흡입은 조류에게 거의 스트레스를 주지 않고, 신경질적인 행동을 억압하며, 5분 이내에 안락사 하게 한다. 부화하지 않은 닭은 정상적으로 14%의 이산화탄소 환경하에 있다. 그러므로 신생동물의 안락사에는 더 높은 농도의 이산화탄소를 써야한다. 이때는 60~70%의 이산화탄소를 5분간 사용하는 것이 가장 적절할 것이다.장점-이산화탄소의 빠른 진정효과, 진통, 마취효과는 매우 안정적이다.-이산화탄소는 쉽게 얻을 수 있고, 쉽게 이용 가능하다.-이산화탄소는 비싸지 않고, 타지 않으며, 폭발성이 없으며, 적절하게 고안된 장비에서 사용하면, 사람에게 최소의 피해만 준다.-이산화탄소는 동물의 조직에 축적되지 않는다.-이산화탄소는 다른 생리적 변화를 일으키지 않는다.단점-이산화탄소는 공기보다 무겁기 때문에 동물들이 기어오르거나 고개를 들어서 피할 여지가 있다.-어류나, 굴속에 사는 동물은 이산화탄소에 대한 내성이 있다.-파충류나 양서류는 이산화탄소를 사용하기에는 호흡수가 너무 적다.-이산화탄소를 이용한 안락사는 시간이 오래 걸린다.-80%이상의 농도로 의식을 잃게 하면, 폐와 상부 호흡기의 손상을 일으킨다.-높은 이산화탄소 농도는 일부의 동물에게 괴로울 수 있다.이산화탄소는 적당한 종의 안락사에만 적절하다. 그리고 실린더의 압축된 이산화탄소 가스는 챔버내로 유입이 정밀하게 조절되기 때문에 안락사제로 가장 적절하다고 볼 수 있다. 안락사 시에 종은 구분되어 있어야 하고, 챔버를 청결히 한다. 또한 챔버 내의 가스를 제거하기 전에 동물의 사망을 확인해야 한다. 뚜렷한 수의학적 사망 후로 적어도에 죽음에 이르게 한다. 밍크와 친칠라의 안락사에 이용하면 1분내에 실신하며 2분내에 숨을 멈추며, 5분에서 7분 내에 심장이 멈춘다. 일산화탄소에 의한 안락사는 세 단계로 나누어진다. 첫 번째 단계는 임상적으로 하품을 하거나 몸을 떤다거나, 비틀거리는 등의 행동을 보인다. 두 번째 단계는 첫 번째 단계가 끝날 때 동작이 둔해지기 시작할 때부터 연장되고, 세 번째 단계는 두 번째 단계가 끝나갈 때부터 죽음에 이를 때까지이다. 의식을 잃기 전의 이런 동요는 이산화탄소와에 산소가 더해진 가스를 사용할 때에 최대이다. 일산화탄소는 축적이 되며, 감지하기가 어렵고 독성이 크다.장점-일산화탄소는 고통이나 불편함이 없는 죽음을 유도한다.-일산화탄소에 의한 저산소증은 감지하기 힘들기 때문에 동물들이 알지 못한다.-4%에서 6%정도의 농도만으로도 안락사가 가능하다.단점-사람이 노출되는 것을 방지하기 위해서 안전장치가 반드시 수반되어야 한다.-일산화탄소에 노출되는 모든 전기적인 장치들은 폭발에 대한 검증을 받아야한다.일산화탄소를 사용하는데에 있어서는 철저하게 교육을 받아야하며 위험성과 규제를 이해하고 있어야 한다. 사용하는 공간은 구조적으로 안정되어야 하며 다른 동물들을 철저히 격리할 수 있어야 하고, 환기시설이 잘 되어있어야 하며 동물을 직접 관찰할 수 있도록 설계되어야 한다.III.비흡입 약물주사를 이용하여 안락사시키는 것은, 동물에게 공포심과 괴로움을 주지 않고 시술되어질 경우를 전제로 하며, 다른 방법에 비해 빠르고 믿을만 하다.정맥주사는 동물이 스트레스를 받고 이로 인해 시술자가 위험해 질 수도 있으므로 진정제 치료나 마취, 그 밖의 다른 방법들이 동반되어야 한다. 정맥주사가 어려우면 복강내주사로 시술할 수 있다. 하지만 심장내주사는 깊이 마취되어진 상태나 혼수상태의 경우에만 사용해야 한다. 의식이 있는 동물의 경우 심장주사는 사용해서는 안 된다.만일 안락사 물질이 복강내로 주사될 경우, 동물은 1단계, 2단계의 마취단계를 지나 천천히 죽음에 이르게 된다. 따라서 안안락사에 사용되는 Tricaine methane sulfonate(TMS)로써 이용된다. Tricaine은 benzoic acid의 유도체이며 물에서는 약알칼리성(CaCO3 처럼 50mg/L이하)을 띈다. 이 용액은 sodium bicarbonate로 완충되어야한다. 10g/L의 용액에 sodium bicarbonate을 포화용액이 될 때까지 첨가하면 ph 7.0에서 ph 7.5 사이의 용액을 만들 수 있다. 이 저장용액은 반드시 짙은 갈색병에 보관해야 하며 가능하면 냉장 또는 냉동 보관해야 한다. 또한 저장용액은 수개월마다 또는 갈색으로 변하면 교체해야 한다. 안락사를 위해서는 용액의 농도가 250mg/L이상이어야 하고 어류의 경우에는 이 용액에 아가미 운동이 정지할 때까지 적어도 10분 정도 두어야 한다.4.일반적인 마취후 염화칼륨마취되지 않은 동물들에게 적용할 수 없고 그 사용이 비난받음에도 불구하고, 일반적인 방법으로 마취가 된 동물들의 정맥이나 심장에 과포화된 염화칼륨 용액의 주사로 심장 정지와 죽음을 유발시키는 방법이 이용되고 있다. 칼륨이온은 cardiotoxic하며, 몸무게의 1~2mmol/Kg정도를 정맥이나 심장 내로 빠르게 투여하면 심장정지를 일으킬 것이다. 이것은 안락사된 동물들의 사체를 먹는 육식동물들이 중독되는 위험을 감소시키기 위하여, 가축이나 야생동물의 안락사에 대해 선호되는 주사방법이다.장점(1)염화칼륨은 전문가에 의하여 통제되는 물질이 아니다. 이것은 쉽게 얻을 수 있으며, 운송되고 야외에서 혼합될 수 있다. (2) 사체처분이 불가능한 경우 안락사를 시킬 때 염화칼륨을 이용하면, 다른 경우에 비해 독성이 더 적은 사체를 포식자와 청소동물에게 제공하게 된다단점주사 이후 즉시 또는 주사할 때 근육조직의 파동과 간헐적 경련성 발작이 일어날 수 있다.권고이 기술을 사용하는 사람들은 마취 기술에 있어서 훈련되어 있고 지식이 풍부해야하며 정맥 내로 염화칼륨을 투여할 때 어느정도의 마취상태인지를 알 수 있는 능력이 있어야한다.안락사에 부적합한기에 의해 발사되며, 반드시 실행하고자 하는 종의 두개골을 관통할 정도의 충분한 에너지가 제공되어야 한다. 적절한 보정은 캡티브 볼트의 적절한 위치를 확보하는데 중요하다. 대뇌반구와 brain stem은 갑작스런 의식불명과 뒤이은 죽음을 유도하기 위해 투사물로 충분히 파괴시키야 한다. 비관통 캡티브 볼트는 동물을 기절시킬 뿐이고, 안락사의 단독 방법으로서 사용되어져서는 안 된다.장점관통 캡티브 볼트는 약의 사용이 부적절할 때 도축장, 연구시설, 농장에서 사용하기 에 효과적인 안락사의 방법이다.단점(1)-정서적으로 불쾌하다, (2)-만약 기구가 잘 유지되지 않고 적절히 사용되지 않는다면 다시 살아날수 있다.권고관통 캡티브 볼트의 사용은 말, 반추류, 돼지에 사용가능하고 실용적인 안락사 방법이다. 다른 적절한 종에는 조건적으로 사용가능하다. 비관통 캡티브 볼트는 안락사의 단독 방법으로는 쓰여서는 안 된다.2.두부타격에 의한 안락사두부타격에 의한 안락사는 그것을 수행할 종의 해부학적 특성에 입각하여 평가되어야 한다. 두개골의 중심부에 충분한 힘으로 날카로운 타격을 단 한번 가했을 때, 중추신경계의 기능을 즉각적으로 저하시키고, 두뇌 조직을 파괴할 수 있다면, 그것은 어린 돼지와 같이 두개골이 얇은 신생아기의 동물에게 인도적인 차원의 안락사가 될 수 있다. 그것이 적절히 수행되면, 빠르게 의식을 잃게 된다. 그러나 신생아기 송아지의 해부학적 특징에는 머리에 타격을 주는 안락사가 적절하지 않다. 개인이 머리에 타격을 가하는 방법으로 안락사를 시키기 위해서는 그 방법의 숙달을 위해서 충분히 연습하고 감독을 받아야 하며, 이 안락사 방법이 가지는 정서적인 면을 이해해야한다.3.경추탈구경추탈구은 오래전부터 행하여진 방법으로서 잘 훈련된 사람이 수행하는 경우, 인도적인 방법이 된다. 그러나 이 방법을 정석화 할 만한 과학적 연구는 거의 없다. 이 방법은 가금, 소형조류, mice, 미성숙한 rats나 토끼를 안락사 시키는데 사용된다. mice와 rats 의 경우, 엄지손가락과 한다.

자연과학| 2010.06.05| 10페이지| 1,500원| 조회(1,046)

실험동물, mouse, 쥐 해부, 동물 안락사, 경추탈골

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