The Immune System
The Immune System
생명체의 방어 작용 - 침입자들과 그들이 생산하는 해로운 물질로부터 몸을 보호하도록 기능하는 기관의 조직과 세포들로 구성
1. The first line of defense
- 표피 (integument) : 외부의 침입에 대한 1차 방어선 역할
- 피부 -> 케라틴 (keratin) 단백질 : 박테리아 효소에 대한 저항성
- 땀샘, 지방샘에서 분비하는 지방산 : 박테리아에 대한 독성
- 호흡기관 - 점액 분비 -> 미생물을 모아 섬모 운동을 통해 수송
- 위 : 위산 분비
- 분비액 : 항박테리아 효소인 리소자임 (lysozyme) 분비 -> 박테리아 세포벽의 화학결합을 끊는다.
2. Secondary defenses : Non-specific and specific
- 비특성 방어 : 균 종류에 무관하게 작용, 직접적&즉각적 -> 화학 물질과 특정 백혈구 사용
- 특성 방어 : 특정 균에 대해서만 작용, 방어 물질을 준비하는데 일정 시간 필요
(1) 비특성 화학적 방어
침입당한 세포가 침입한 미생물을 죽이거나 침입 속도를 저지하는 화학 물질을 분비하는 것
1. 히스타민 (histamine)
- 피부에 염증에 생기고 감염되면 빨갛게 부풀어 오르는 현상을 일으킴, 상처 부위로 흐르는 혈액량을 늘리고 그 부위의 모세혈관의 투과성을 높임
-> 여러 방어 물질이 빠른 속도로 도달할 수 있게함
cf. 항히스타민 (antihistamine) : 히스타민의 반응을 감소시킴
2. 키닌 (kinin)
- 혈액 순환을 활발하게 하고, 모세혈관의 투과성을 촉진시킴, 식세포인 백혈구 유도, 신경 말단에 작용하여 통증 유발
-> 똑같은 상처를 내지 못하도록 심리적 영향 줌
3. 보체 (complement)
- 약 20 종류의 혈장 단백질, 연쇄적으로 작용하며 각 단계마다 효과 증폭, 박테리아 표피를 둘러싼 후 식세포막의 C3b 수용체와 결합
-> 특정 인식부위와 결합함으로써 식세포로 하여금 박테리아 분해를 쉽게 한다.
-> 옵소닌 작용 (opsonization), 박테리아의 지질막에 구멍을 뚫어 세포에 물이 들어가 터지게 함
4. 인터페론 (interferon)
- 바이러스의 침입에 저항하도록 생체내 세포를 자극하는 물질, 바이러스의 침입을 받지 않은 세포 표면에 붙어 보호
-> 바이러스의 외피단백질 합성 차단, 염증반응과 면역반응 촉진
(2) 비특성 세포적 방어
백혈구가 침입한 미생물을 공격하는 것 (백혈구는 적색골수의 간에서 형성)
1. 식세포 (phagocyte)
- 산성백혈구 (eosinophil), 중성백혈구 (neutrophil), 단핵구 (monocyte)
- 키닌, 보체 등의 화학물질에 의해 감염 장소로 유도 (때로는 침입 박테리아가 직접 유도 물질 분비)
- 박테리아와 망가진 세포 조각 삼킴 -> 액포 속으로 이동 -> 액포가 리소자임과 결합하여 박테리아 분해
e.g. 고름 (pus) - 식세포들이 체내에 침입한 박테리아와 싸우다 죽은 잔해
a) 산성백혈구 (eosiniphil) - 기생충 및 연한 몸을 가진 유충 공격
(표면에 결합한 뒤 독성 입자를 축적시킴), 약한 식세포 작용
b) 중성백혈구 (neutrophil) - 침입 부위에 가장 먼저 도착. 침입 부위에서 방출되는 화학물질에 의해 유도
c) 단핵구 (monocyte) - 상처 부위에 도착하면 커다란 대식세포 (macrophage)로 성장 -> 침입세포와 세포 조각 제거. 특성 방어, 일차 면역반응에 중요
2. 자연킬러 세포 (natural killer cell; NK 세포)
- 소화되어 있는 것, 바이러스에 감염된 것을 없앤다.
- 림프구군에서 유래
- 림프구가 특성방어를 할 수 있는 부수적 기능을 갖고 있는데 반해 비특성 방어만 수행
- 자신의 병든 세포만을 공격 (NK cell에 문제가 생기면 암의 발달과 확산으로 연결)
3. Specific chemical and cellular defenses
(1) 림프조직과 림프구
림프조직 (lymphoid tissue) - 림프구가 모여있는 조직
- 1차 림프조직 : 흉선과 적색골수에 존재
- 2차 림프조직 : 지라, 림프절, 편도선, 아데노이드에 존재
- 림프구 : 초기 태아기의 적색골수에서 생성되는 백혈구
- 1차 림프 조직에서 발생하고 성숙하며, 2차 림프조직에서 작용
(2) B 림프구와 T 림프구
- T cell : 흉선에서 분화
- B cell : 적색골수와 태아의 간에서 생성 -> 불활성 상태의 T cell과 B cell은 비슷하지만 활성화되면 T cell에는 유리 리보솜 수가 증가하고, B cell에는 조면소포체 발달
1) 체액성 반응 (humoral response) : 특성 화학적 방어인 항체를 분비하는 현상. 대부분의 B cell은 항체를 분비하는 체액성 반응을 한다. (일부는 기억세포 (memory cell) 로 활동 -> 면역성 지속 역할)
2) 세포성 반응 (cell-mediated response) : 침입세포에 직접 작용. B cell 활성화, 면역작용 억제, 기억세포 역할
(3) 항체와 체액성반응
항체 (antibody = 면역글로불린, immunoglobulin)
- B cell에서 생산되는 특수 단백질, 항원에 대한 반응으로 생성
항원 (antigen = 면역원, immunogen)
- 항체에 결합하여 반응을 자극하는 특수 부위 (항원결정소, antigenic diterminant) 를 갖는다 (항원 결정소 -> 각기 다른 항체의 형성 유도)
1) 항체의 구조
- 4개의 폴리펩티드로 구성 -> 2개의 긴 H 사슬 (heavy chain) 과 2개의 짧은 L 사슬 (light chain) 이 이황화물 결합 (disulfide linkage) 으로 연결되어 Y자 모양 형성
- 변이부 (variable region) -> 각 사슬의 말단, 항원과 결합하는 부위로 아미노산 서열이 항체마다 다름
- 불변부 (constant region) -> 변이부 밑에 위치, 같은 부류에 속하는 항체끼리 아미노산 서열이 똑같은 부위. 불변부 특성에 따라 IgG, IgA, IgM, IgD, IgE로 구분
| IgG | 단량체 구조, 1차 감염 후기와 2차 감염시 혈액에 존재 보체를 활성화시킴, 태아의 면역 (침입세포 용해) |
| IgA | 2량체 또는 단량체, 젖, 호흡기 점액, 침샘, 눈물, 창자벽 등에 존재 |
| IgM | 혈액 내에 5량체로 존재, 단량체는 B cell의 세포막에 있는 수용체로 만들어져 처녀 B cell 형성에 중요한 역할 수행 |
| IgD | B cell 표면에 단량체로 존재, IgG와 함께 1차 면역반응 수용체와 촉진자 역할 |
| IgE | 단량체로 극소량 존재, 알레르기 반응에서 마스트 세포와 협동하여 조직의 염증과 관계있는 히스타민 분비 촉진 |
- 자유롭게 떠다니는 항체는 혈류 속에 떠다니며, 결합된 형태는 B cell의 원형질 막에 결합되어 있으며, B cell이 항원을 인식하는데 중요한 역할 수행
2) 항체와 항원의 상호작용
- 항체 한 분자가 여러 항원과 결합 -> 항원의 위치가 식세포에 쉽게 노출
- 보체계 (complement system) 자극 -> 침입 세포에 구멍을 뚫어 삼투압에 의해 세포가 터지게 함
- 옵소닌 작용 (opsonization) : 보체가 침입세포와 결합하여 식세포 작용을 일으키도록 하는 작용
- 항체의 불변부에 Fc 부위 (Fc region) 가 있으며 식세포에는 이 부위와 결합하는 Fc 수용체 (Fc receptor) 존재
-> 항체는 한쪽 끝에서 항원과 결합하고 다른 쪽 끝에서는 식세포와 결합 (체액성 반응의 B cell은 항원 인지능력과 T cell과의 협력에 의존한다)
(4) 림프구와 세포의 인식
식세포 - 외부 침입 미생물의 종류에 관계없이 비특성적으로 작용
림프구 - 항원 항체 반응에 의해 특성적으로 반응
1) MHC와 자체 인식 (recognition of self)
주조직 적합성 복합체 (majir histocompatibility complex ; MHC) : 각 개체의 개인적 특징을 이루는 단백질 (사람의 경우 6번 염색체에 존재)
사람의 경우 MHC는 I종 (class I), II종 (class II), III종 (class III) 3 종류의 단백질 형성
(I, II종은 세포 표면단백질을 형성 (MHC protein)하고, III종은 화학방어 단백질인 보체 형성)
-> 태아 발생시 각 세포는 I 종 또는 II 종 MHC protein이 표지
-> MHC protein에 의해 T cell은 모든 세포가 자신의 세포인지 아닌지를 식별 (T cell의 세포막에는 I종 또는 II종의 단백질을 인식할 수 있는 T-cell receptor가 있음)
-> T cell에는 MHC 단백질을 인식하는 부위 근처에 항원인식 수용체가 같이 존재하므로 자기 자신의 세포라는 것과 항우너을 동시에 인식하는 경우에만 공격
2)
