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면역이란 무엇인가?

면역 Report면역이란 무엇인가?면역은 생체 내에서 자신의 것으로 인식되지 않는 물질에 대한 반응을 말한다. 이 때 자신의 것이 아닌 물질이란 호흡기나 소화기 또는 피부의 상피조직 손상으로 유입된 외부 물질인 경우와 원래의 특성을 잃어버린 생체 내 세포 자체를 제거해야 하는 경우로 나눌 수 있다.면역반응은 다음과 같은 세 가지 필수과정을 수반한다. 첫째, 외부물질 존재 인식 둘째, 적절한 세포들 간의 통신, 셋째, 침입자 제거 과정이다.외부에서 침입하는 물질 중에는 바이러스, 박테리아, 곰팡이와 같은 병원성 물질, 고분자 단백질이나 화학물질 등이 주된 면역반응 유발 물질이며, 생체 내에서는 돌연변이 등에 의해 변화되어 원래 기능을 잃어버린 암세포, 바이러스 침입 세포 등도 면역반응의 대상이 된다.생체 내에서 외부 물질이나 세포의 제거는 골수의 다능조혈세포가 분화되어 만들어진 식세포와 림프구들이 담당한다. 조혈세포는 골수전구세포와 림프전구세포로 분화되고 골수전구세포는 적혈구와 혈소판, 식세포로 분화되고 림프전구세포는 림프구로 분화된다. 이 중 식세포와 림프구가 면역반응의 기능을 담당한다. 식세포에는 호염구, 호산구, 호중구가, 비만세포, 단핵구, 대식세포, 수지상세포들이 있으며, 림프구에는 B세포, T세포, 자연살생(Natural Killer_NK) 세포들이 있다.면역반응은 화학물질을 분비하여 침입을 억제하거나 침입된 병원체 등을 제거하는 비특이적 선천성 면역 반응과 특정 물질에 대한 특이적 적응 면역 반응으로 나뉘어진다.비특이적 선천적 면역반응은 물리, 화학 방어와 세포성 방어가 있다. 먼저 물리, 화학 반응은 피부와 같이 물리적으로 병원체의 침입을 억제하거나 화학 물질을 분비하여 침입한 병원체 등을 제거하는 것을 말한다. 특히, 생체에서 분비되는 화학 물질에는 땀이나 침에서 분비되는 리소자임과 같은 결합 분해효소, 염증이나 통증 반응을 유발시키는 히스타민이나 키닌, 혈장 단백질로 독자적으로 작용하거나 항체와 결합하여 작용하기도 하는 보체, 인터페론 등이 있백질들을 연속적으로 활성화 시키는 것이다. 보체의 작용으로는 첫째, 옵소닌 작용으로서 C3b 보체가 미생물세포 표면이나 항체에 결합하면 대식세포에 의한 식세포 작용을 증진된다. 둘째, C9 보체 복합체가 항체를 인식하여 박테리아의 세포막에 채널을 형성하여 삼투현상에 의해 세포를 용해시키는 것이다. 셋째, C3a, C5a에 의해 모세혈관 투과성이 증가하여 식세포들이 감염부위로 이동하게 하는 역할이다.비특이적 세포성 방어는 식세포와 림프구에 의한 작용이 있다. 식세포 중 호중구는 침입 부위에 가장 먼저 도착하여 식세포 작용 후 과립을 분비하여 다른 면역반응을 활성화 시킨다. 단핵구는 호중구의 화학 주성 작용으로 감염부로 이동하여 대식세포로 분화한 후 왕성하게 식세포 작용을 하게 된다. 또한 식세포 작용 후 분해된 외부 단백질을 세포막에 표지하여 보조 T림프구를 활성화 시키는 역학을 한다. 대식세포는 세포 표면을 비특이적으로 인식하여 phagosome을 형성하여 섭식하거나 보체에 의해 옵소닌화된 세균을 섭식한다. NK 세포는 바이러스 감염세포 및 병든 자기세포를 비특이적으로 제거하는데 NK 세포의 기능이 저하되면 암 발생률이 증가하게 된다. NK세포가 이런 세포들을 제거하는 기작은 세포에서 발현하는 MHC I를 인식하는 것에서 시작한다. MHC(Major Histocompatibility complex)은 사람의 경우 약 12개의 유전자가 관여하며 100개 정도의 복대립 인자가 존재한다. 이것은 세포 표면에서 발현되며 각 생물체에서 발현 양상이 같지 않기 때문에 자기(self)와 비자기(non-self)를 구별 가능하게 하여 면역 반응에 중요한 역할을 한다. MHC class I의 경우 생물체의 모든 세포에서 발현되며 바이러스 감염세포나 암세포는 MHC I의 발현이 감소되기 때문에 감소한 MHC I을 NK 세포가 인식하여 정상적으로 발현하지 못하고 있는 세포는 제거하게 된다. 수지상 세포는 조직에 거주하면서 비특이적 면역이 충분하지 않을 때 작용하며 주된 기능은 보에 대해 다양한 항체가 생성된다는 것이다. 또한 일부 항원에 대해서는 기억세포가 만들어져 같은 항원에 다시 감염되었을 때 이 기억세포에서 항체가 다시 생산된다. 또한 MHC와 같은 자기(self) 인식과 관련된 단백질이 필요한 경우도 있다. 이러한 특이적 면역반응은 B세포에 의한 체액성 면역반응과 T세포에 의한 세포성 면역반응으로 나눌 수 있다. 이런 면역 반응을 유도시키는 물질을 항원이라고 하며, 주로 단백질이나 거대 탄수화물, 핵산 등이 항원으로서 작용할 수 있다. 항원은 다수의 항원결정기(epitope)를 가지고 있으며 항원결정기 부위에 대해 항체가 만들어진다. 항체는 한가지 특이적 항원과 작용하는 단백질을 말한다.림프구 중 B세포는 체액성 면역반응을 일으키며 침입 물질에 대해 분비형 항체를 만들어내는 작용을 하며 성숙한 B세포가 항원과 만나 생성되는 항체는 혈장에 존재하며 외래 물질을 제거하게 된다. B 세포의 성숙은 골수에서 일어나며 골수 줄기세포에서 유전자의 재조합을 통해 하나의 B세포에서는 한 종류의 항체가 B세포 표면에서 발현하게 된다. 무작위적으로 만들어진 미경험 B세포 중 항원에 특이적인 B세포만이 동일 항원에 대해 특이적인 도움 T세포에 의해 활성화 되어 수적으로 증가하고 분화하여 항체를 분비하는 형질세포를 형성한다. 이 형질세포에서 분비된 항체에 의해 항원제거 후 형질세포의 양은 감소하며 일부는 기억세포로 남는다.T세포는 세포성 면역을 담당하며 이 중 세포독성 T세포가 특정 항원을 발현하고 있는 세포로 이동하여 세포를 제거하는 기능을 하게 된다. T세포의 분화와 성숙은 골수와 흉선에서 이루어진다. T세포의 성숙은 흉선에서 이루어지는데 두 가지 선택과정을 통과하여 남는 것만이 T세포로 기능할 수 있게 된다. 미성숙 T세포는 표면에 CD 수용체가 없는 CD4-8-인 상태이다. 먼저 흉선의 피질에 있는 MHC I을 인식할 수 있는 T세포만이 CD4+8+ 모두를 발현시킨 상태로 남게 되며 이 과정을 양성선택 과정이라고 한다. 양성선택에서 살아남은사전에 이런 T세포들을 제거하는 것이 목적이다. B세포의 경우도 성숙한 이후 림프계로 이동하는 과정에서 이런 자기 인식 세포들은 클론 무감작이라는 과정을 통해 기능을 상실하게 된다. 이러한 성숙 과정을 거치면서 T세포 중 CD4+8-를 발현하는 T세포는 도움 T세포가 되며 CD4-8+로 성숙한 T세포는 세포독성 T세포로 작용한다. 이 중 도움 T세포는 체액성 면역 반응과 세포성 면역 반응 양쪽 모두를 활성하 시키는 중요한 역할을 담당한다.대략적인 특이적 면역 반응의 활성화 과정은 다음과 같다. 먼저 대식세포와 수지상 세포와 같이 항원제시세포(Antigen Presentation Cell)가 외래 물질을 섭식하게 되면 이것은 항원제시세포 내에서 분해되어 일부 펩티드 조작들이 MHC II에 실려 세포 외부로 제시된다. 이것을 인식할 수 있는 도움 T세포가 항원제시세포에 의해 자극을 받게 되어 활성화되고 이 때 세포간 신호 전달 물질 중 하나인 인터루킨-1이 항원제시세포에서 분비되어 도움 T세포의 인터루킨-2 분비를 유도한다.활성화된 도움 T세포는 B세포나 세포독성 T세포를 자극하게 되고 인터루킨-2는 도움 T세포에서 분비되어 이들의 분화 및 활성화를 유도하는 신호물질로 작용하게 된다. B세포는 형질세포로 분화되어 분비형 항체를 만들어 내고 이 항체는 항원에 결합하여 병원균을 대식세포와 보체에 용이한 표적으로 만듦으로써 세포 외부에 존재하는 병원균에 대해 방어를 하게 된다. 또는 세포독성 T세포가 활성화 되어 감염된 세포나 암세포에 결합하여 세포 내부의 병원균이나 암에 대해 방어를 한다. 목표물이 제거되게 되면 각각의 림프구들 중 일부는 기억세포로 변해 일정기간 동안 비장이나 흉선, 림프절과 같은 림프계에서 존재할 수 있다.B세포에서 분비하는 항체의 기본적인 형태는 4개의 폴리펩티드가 이황화 결합에 의해 연결된 구조로서 2개의 중쇄와 2개의 경쇄로 이루어져 있다. 이것들 2개가 이황화 결합에 의해 연결되어 하나의 항체로서 작용한다. 이 중 경쇄와 중쇄 양끝 부위에 의 세포막에 결합되어 있는 형태로 분비 시에는 5량체로 결합하여 작용하게 된다. IgD는 미경험 B세포의 표면에서 발현되며 특별한 기능에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. IgG는 일반적으로 형질세포로 활성 시 분비되는 주요 항체로 가장 안정하며 보체를 활성화 시키고 태반을 통과하여 태아에게 전달되기도 한다. IgA는 눈물이나 모유, 점액등에 섞여 분비되며 2량체로 구성되어 있다. IgE의 경우 호염구, 비만세포에 결합하여 알레르기 반응을 유도하는 역할을 한다.분비된 항체는 특이적인 항원에 결합하여 식세포, 보체의 도움으로 항원을 제거한다. 항원과 결합된 항체의 Fc부위에 C3b와 같은 보체가 결합하여 대식세포에 의해 식세포 작용으로 제거하거나 항원과 결합된 항체의 Fc부위에 C9와 같은 보체가 결합하여 구멍을 뚫으면 삼투압차에 의해 혈장이 유입되어 세균이 용해되기도 한다.T세포에 존재하는 항원인식단백질은 세포막에 고정되어 있는 형태로서 B세포의 항체보다는 구조가 단순하지만 마찬가지로 가변부와 공통부로 이루어져 있다.면역작용 중 중요한 것 중에 하나는 무작위적으로 생산되는 자신의 항체들에 대해 생명체가 어떻게 자기 단백질이나 구성물질들에 대해 면역반웅을 유발시키지 않는 것이다. 이것을 면역학적 관용이라고 부르며 기본적으로는 B세포와 T세포의 분화과정에서 자기항원을 인식하는 클론을 세포자살을 유도시켜 제거한다. 또는 림프절에 도착하기 전 자기항원을 인식하는 면역세포의 면역반응이 억제되는 클론 무감작 기작도 있다. 또 인체의 안구, 고환, 뇌 등에서는 밀착연접으로 면역세포의 유입을 방지한다. 이러한 면역학적 관용 기작에 문제가 생기게 되면 자가면역질환이 발생하게 된다. 성인형 제2당뇨의 경우 인슐린 수용체가 항체에 의해 파괴됨으로써 발생하게 된다. 제1형 당뇨의 경우 T세포에 의해 이자세포가 파괴되면서 인슐린 분비에 지장을 초래한다. 류머티스 관절염의 경우 면역학적 면제지역인 관절의 연골 단백질이 T세포에 의해 공격받으면서 염증을 유발시키는 병이다. 또한 면역 결.

자연과학| 2010.10.20| 5페이지| 1,500원| 조회(306)

면역, 면역학, 화학물질, 면역반응, 수지상세포, 림프전구세포

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