29. 사이토카인 (Cytokine)

사이토카인의 일반적 특성

사이토카인들은 면역반응과 염증반응을 매개하고 조절하는, 미생물과 그 밖의 항원에 반응하는 과정에서 생기는 단백질 집단입니다. 동일한 사이토카인이 여러 형태의 세포에서 만들어지며, 각 사이토카인은 많은 종류의 표적 세포의 특이적 막 수용체에 결합함으로써 작용합니다. 사이토카인의 분비는 자기-제한적인 일시적 반응입니다. 사이토카인은 이미 형성된 분자로서 저장되어 있지 않으며, 세포의 활성화 결과로써 새로운 유전자 전사에 의해 시작됩니다. 이 전사적 활성화는 대개 일시적이기 때문에 사이토카인의 합성도 역시 일시적입니다. 사이토카인은 국소적으로 사이토카인을 분비한 세포에 작용하거나(자가분비 작용), 가까이에 있는 세포에 작용합니다(주변분지 작용). 또한 대량으로 생성될 때는 순환계로 들어가 멀리 떨어진 곳에서도 적용할 수 있습니다(내분비 작용). 한 개의 사이토카인의 능력이 연쇄반응을 일으켜 다른 사이토카인의 합성과 활성에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 상호 작용 및 상조작용을 일으킬 수 있습니다. 또한 사이토카인의 작용은 때론 다목표성이고 중복적입니다. 다목표성은 하나의 사이토카인이 여러 종류의 세포에 작용하는 능력으로 다양한 생물학적 영향을 매개하지만, 이로 인해 사이토카인의 치료적 사용을 제한시킵니다. 왜냐하면 부작용을 초래할 수 있기 때문입니다. 중복성은 다수의 사이토카인이 동일한 기능적 효과를 가지는 성질로 다른 사이토카인들이 서로에 대해 보상을 해줄 수 있기 때문에 하나의 사이토카인의 돌연변이가 기능적 영향을 미치지 못할 수 있습니다. 사이토카인이 표적세포에 결합하면, 표적세포에서 유전자 발현 변화가 유도되어 새로운 기능을 갖거나 증식하게 됩니다. 사이토카인은 병원체에 대한 숙주의 방어에 필수적인 기능을 담당하며, 적응면역과 선천면역 간의 연결을 제공해 줍니다. 사이토카인은 작동세포의 활성화된 다양한 유형에 의해 선천면역의 특수화에 기여합니다. 사이토카인은 또 림프구의 성장과 분화에 영향을 미침으로써 면역반응의 확대와 성상을 조절합니다. 마지막으로, 사이토카인은 어떤 한 가지 항원에 특이적인 적은 수의 림프구가 그 항원을 제거하는 다양한 작동 기전을 활성화하도록 하는 중요한 증폭 기전을 제공해 줍니다. 사이토카인의 고도한 생성 및 작용은 병리적 결과를 이끕니다. 사이토카인 혹은 그들의 저해제를 투여하는 것은 면역 질환 및 염증 질환과 관련된 생물학적 반응을 변화시킬 잠재적인 접근 방법이 될 수 있습니다.

선천면역을 매개하는 사이토카인

선천면역을 매개하는 사이토카인들은 주로 감염체에 대한 면역반응에서 단핵 포식세포에 의해 생산됩니다. 지질 다당류와 같은 세균 산물과 이중나선 RNA와 같은 바이러스 산물들이 직접 큰포식세포를 자극하여 선천면역을 매개하는 사이토카인을 분비하게 합니다. 이 사이토카인 집단의 대부분은 내피세포와 림프구에서 미생물에 대한 초기 염증반응을 자극합니다. 종양괴사 인자(tumor necrosis factor, TNF)는 그람 음성 박테리아와 다른 감염성 미생물에 대한 급성 염증반응의 주된 매개자이며 많은 중증 감염의 전신적 합병증의 원인이 됩니다. 인터류킨-1(interleukin-1, IL1)도 TNF와 함께 작용하여 감염에 대한 숙주의 염증반응과 다른 염증성 자극의 매개자로서 역할을 합니다. IL-12는 큰포식세포에서 분비되어 NK세포와 T 림프구로부터 IFN-γ의 생성을 유도합니다. 그 후 IFN-γ는 큰포식세포를 활성화시켜 포식 된 미생물을 파괴합니다. IL-12는 또한 이어지는 적응면역을 자극하고 세포성 면역과 세포 내 세균을 파괴하는 데에 가장 효과적인 반응의 매개자인 Th1에게로 적응면역이 향하게 합니다. 바이러스 감염에서 제1형 INFs은 감염된 세포와 큰포식세포에 의해 분비되고 바이러스 증식과 감염을 방해하는 기능을 합니다. IL-10은 활성화된 큰포식세포와 수지상세포의 저해제이고, 선천 면역반응과 세포매개면역의 항상성 조절에 관여하는 사이토카인입니다.

적응면역을 매개하는 사이토카인

적응면역의 활성화와 작동 단계를 매개하고 조절하는 사이토카인은 주로 항원에 자극된 T 림프구에서 유래합니다. T 세포 사이토카인은 다양한 림프구 집단의 성장과 분화를 조절하는 기능을 하고 T 세포 의존 면역반응의 활성화시키는데 중요한 역할을 합니다. 또 다른 T 세포 유래의 사이토카인은 단핵 포식세포, 호중구, 호산구와 같은 특수화된 작동 세포들을 더 활성화시키고 조절하여 특이 면역반응의 작동 단계에서 항원을 제거하게 합니다. IL-2는 항원 자극된 T 림프구의 성장 인자이고 항원 인식 후 T 세포 클론 확장을 일으키는 사이토카인입니다. IL-4는 IgE 합성과 미감작 보조 T 세포로부터의 Th2 세포 발생을 자극합니다. IL-5는 호산구의 성장과 분화를 자극하여 성숙한 호산구를 활성화시킵니다. INF-γ는 주요한 큰포식세포-활성화 사이토카인입니다. INF-γ는 T 림프구와 NK 세포가 큰포식세포를 활성화하여 포식 된 미생물을 죽일 수 있게 해줄 뿐 아니라 APCs 표면에 class Ⅰ과 class Ⅱ MHC 분자와 동시 자극 자의 발현을 자극합니다. 그리고 전환 성장 인자-β(transforming growth factor-β, TGF-β)는 T 림프구의 증식과 백혈구의 활성화를 저해합니다.

조혈 과정을 자극하는 사이토카인

사이토카인은 골수의 정상적 조혈 과정에 대해 필수적이고 자극에 대한 골수 기능을 정교하게 조정하는 수단을 제공합니다. 면역반응 동안에 생성되는 몇 가지 사이토카인들은 골수 전구세포의 성장과 분화를 자극합니다. 따라서 백혈구를 소비하는 면역반응과 염증반응은 또한 새로운 백혈구를 생산하도록 유도합니다. 성숙한 백혈구는 특정 라인으로 되어 그 자손이 계속하여 클론 확장되는 다능성 줄기세포로부터 기원합니다. 골수 전구세포들의 확장과 분화는 군체 자극 인자(colony-stimulating factor, CSFs)라고 불리는 사이토카인에 의해 자극됩니다. CSFs는 골수 전구세포의 성장을 자극하는 골수 버팀질세포, T 세포 그리고 다른 세포들에 의해 생성되는 사이토카인들로 구성됩니다. IL-7은 골수의 버팀질세포에서 분비되며 B 및 T 림프구 계통으로 자라날 미성숙 전구세포의 생존과 확장을 자극하는 사이토카인입니다. IL-3는 CD4+ T 세포의 산물로서 미성숙 골수 전구세포에 작용하여 성숙한 세포로 분화하도록 세포의 확장을 촉진합니다.