14. 림프구(lymphocyte)와 항원제시세포(APC)

림프구

림프구는 체내에서 각기 다른 에피토프를 구별하여 특이하게 인식할 수 있으며, 적응면역반응의 두 가지 독특한 특성인 특이성과 기억을 갖도록 하는 유일한 세포입니다. 항원에 의해 자극되지 않은, 미감작 림프구는 작은 림프구라고 합니다. 작은 림프구는 응축된 뭉친 염색질을 갖는 커다란 핵을 갖고 있습니다. 항원 자극 이전에, 작은 림프구는 휴지 상태 혹은 세포주기의 G0 단계에 머물러 있습니다. 자극에 대한 반응으로, 휴지 상태의 작은 림프구는 세포주기의 G1 단계로 진입합니다. 이들은 크기가 커지며 더 많은 세포질과 세포 내 소기관을 갖게 되고 세포질 내 RNA의 양이 증가합니다. 이들을 큰 림프구, 혹은 림프아세포라고 부릅니다.

림프구의 부류

림프구들의 기능과 단백질 산물이 각기 다른 독특한 부류들로 구분됩니다. B 림프구는 항체를 생산하는 세포입니다. B 세포 성숙의 초기 단계는 골수에서 이루어집니다. 따라서 B 세포는 골수-유래 림프구를 의미합니다. 세포성 면역의 매개자인 T 림프구는 이들의 전구세포가 골수에서 기원하지만 이후 가슴샘(thymus)으로 이동하여 그곳에서 성숙하기 때문에 T 림프구라고 불립니다. T 림프구는 보조 T 림프구와 세포 용해성 T 림프구 (cytotoxic T lymphocytes, CTLs)라는 두 부류로 나뉩니다. B 및 T 림프구는 모두 클론성으로 유래된 항원 수용체를 가지고 있는데, 이는 이 세포들이 각기 다른 항원 특이성을 가진 수많은 클론으로 존재한다는 것을 의미하며, 각 클론의 모든 구성 세포는 다른 클론의 수용체와는 다른 동일한 특이성을 갖는 항원 수용체를 발현합니다. B 및 T 림프구의 항원 수용체를 지정하는 유전자는 이들 세포의 발달 동안 DNA 분절들의 재조합에 의해 형성됩니다. 체세포 재조합은 수백만의 각기 다른 수용체 유전자를 만들게 되며, 고도로 다양한 림프구 레퍼토리가 생겨납니다. 세 번째 림프구 집단으로 자연살해(natural killer, NK)세포가 있는데, 이들의 수용체는 B 및 T 세포의 수용체와는 다르며 선천면역에 주된 기능을 나타냅니다. 막 단백질은 기능적으로 독특한 림프구 집단을 구별하기 위한 표현형 표식자로 사용될 수 있습니다. 대부분의 보조 T 세포는 CD4라는 표면 단백질을 발현하며, 대부분의 CTL은 CD8이라는 표면 단백질을 발현합니다.

림프구의 발달

림프구는 골수의 줄기세포로부터 생성되는데, 림프구가 항원 수용체를 발현하는 동안 복잡한 성숙 단계를 거치며 성숙한 세포는 기능적, 표현형 적 특성을 갖게 됩니다. B 림프구는 골수 내에서 완전히 성숙하며, T 림프구는 가슴샘에서 성숙합니다. 세포들이 성숙한 후 골수 혹은 가슴샘을 떠나 순환계로 들어가 말초 림프 기관 내에 있게 됩니다. 이들 성숙한 세포들을 미감작 림프구라고 합니다. 미감작 림프구의 기능은 항원을 인식하여 적응면역반응을 개시하는데, 미감작 림프구가 항원과 만나지 못한다면, 세포자멸사 과정에 의해 죽게 됩니다. 미감작 림프구의 생존은 자기항원에 대한 미약한 인식에 의해 유지되는 것으로 믿어지는데, 이 신호는 세포들이 생존하기에는 충분하지만, 작동세포로 분화되기에는 충분하지 않다고 합니다. 미감작 림프구 상의 항원 수용체와 사이토카인이라고 불리는 분비형 단백질은 미감작 림프구의 생존에 필수적입니다. 적응면역에서 미감작 림프구는 항원 및 다른 자극에 의해 활성화되며 작동 및 기억 세포로 분화됩니다. 자극 초기에, 림프구는 휴지 상태로 있던 유전자의 전사를 시작하여 다양한 새로운 단백질을 합성하는데, 여기에는 림프구 자신이나 다른 작동 세포들의 성장과 분화를 자극하는 분비형 사이토카인, 사이토카인 수용체, 세포 분열에 관여하는 단백질 등이 포함됩니다. 항원 자극 림프구와 기타 다른 세포들에 의해 만들어지는 성장 인자 및 항원에 대한 반응으로, 항원 특이전인 클론이 증식하여 확장되는데, 이를 클론 확장이라고 부릅니다. 항원 자극 림프구의 자손 중 일부는 작동세포로 분화하여 항원을 제거합니다. 작동 림프구에는 보조 T 세포, CTLs, 그리고 항체-분비 B 세포가 있습니다. 분화된 T 세포는 큰포식세포와 B 림프구와 같은 다른 세포 상에 발현된 배위자와 상호작용하는 표면 단백질을 발현하며, 이들은 다른 세포들을 활성화시키는 사이토카인을 분비합니다. 분화된 CTLs은 바이러스-감염 세포 및 종양 세포를 죽이는 단백질이 포함된 과립을 만듭니다. 항원-자극 B 림프구와 T림프구의 자손 일부는 기억세포로 분화됩니다. 이들은 반복적으로 노출된 항원에 대해 빠르고 증강된 반응을 매개합니다. 기억세포는 항원이 제거된 후에도 수년간 기능적으로 휴지 상태 혹은 느리게 순환하는 상태로서 생존할 수 있습니다.

항원제시세포 (antigen-presenting cells, APCs)

APCs는 미생물이나 다른 항원을 포획하여 이들을 림프구에 제시하며, 림프구의 증식과 분화를 자극하는 신호를 제공하도록 전문화된 세포 집단입니다. 대표적으로 수지상세포가 있습니다. 상피세포 아래와 대부분의 기관 내에서 발견되는데, 이곳에서 외래 항원을 포획하여 말초 림프 기관으로 운반하여 T 세포에 항원을 제시합니다. B 림프구는 체액성 면역반응에서 보조 T 세포에 대한 APC로서 작용합니다. 단핵포식세포는 T 세포성 적응면역반응에서 APC로서 기능합니다. 미생물을 섭식한 큰 포식세포는 분화된 작동 T 세포에 미생물 항원을 제시합니다. 이후 작동 T 세포는 큰포식세포를 활성화시켜서 미생물을 죽이도록 합니다. 미생물을 포획한 큰포식세포는 다른 염증세포를 활성화시키도록 사이토카인을 생산하는 역할도 합니다. 소포 수지상세포(follicular dendritic cells, FDCs)라고 불리는 세포는 항체 혹은 보체 산물과 복합체를 형성한 항원을 포획하여 B 림프구에 항원을 제시합니다.