30. 선천면역

선천면역 인식의 특징

선천면역계는 미생물에 대한 1차 방어선을 제공합니다. 선천면역의 기전은 미생물에 노출되기 전부터 존재합니다. 선천면역계의 구성 요소는 상피 장벽, 백혈구(호중구, 큰포식세포 및 NK 세포), 순환 작동 단백질(보체, 콜렌틴, 펜트락신) 및 사이토카인(TNF, IL-1, 케모카인, IL-12, IFN-γ)등이 있습니다. 선천면역의 구성요소는 포유동물의 세포에는 존재하지 않고 병원미생물에 특징적으로 존재하는 구조를 인식합니다. 선천면역의 미생물 표적은 분자 유형이라고 하며, 이러한 보존된 구조와 결합하는 수용체를 유형인식 수용체(pattern recognition receptors)라고 부릅니다. 여러 종류의 미생물은 서로 다른 유형인식 분자 수용체에 의하여 인식되는 다양한 분자 유형을 발현합니다. 증식 바이러스에서 발견되는 이중 나선 RNA나, 세균에서 발견되는 메틸화되지 않은 CpG DNA 서열과 같은 특이 핵산이 존재합니다. 또한 그람 음성균의 지질다당류(LPS), 그람 양성균의 테이코산등의 특이적 당 구조도 인식합니다. 또한 N-포르밀메티오닌은 세균 단백질은 미생물에게서만 발견되는 단백질의 특징입니다. 미생물의 구조적 특이성 때문에 선천면역계도 자기와 비자기를 구별할 수 있습니다.
선천면역계는 유형인식 수용체를 이용하여 포유류의 세포에는 존재하지 않지만 미생물에서만 공유되는 구조를 인식합니다. 일반적으로 이러한 구조들은 미생물의 생존에 필수적이기 때문에 미생물의 도피 능력을 제한합니다.

선천면역계의 구성요소

선천면역계는 상피 장벽, 혈액순환 세포, 미생물을 인식하는 단백질 또는 감염 시에 생산된 물질을 인식하는 단백질로 구성되어 있으며 이들은 미생물을 제거하는 반응을 일으킵니다. 선천면역의 주된 작동세포는 호중구, 단핵 포식세포, NK 세포 등이 있습니다. 이러한 세포는 상피 장벽을 침투하여 조직이나 혈액순환 내로 들어온 미생물을 공격합니다. 정상 상피 표면은 외부 환경에 있는 미생물과 숙주의 조직 사이에서 물리적 장벽을 형성합니다. 외부 환경과 숙주 사이에는 피부, 위장관 및 호흡기 점막 등 3종류의 주요 경계면이 있습니다. 모든 경계면은 미생물 침입을 방지하는 연속적인 상피에 의하여 보호되고 있으며, 이러한 상피의 통합성이 상실되면 감염을 받기 쉽습니다. 상피는 자연 항생작용을 나타내는 펩타이드를 생산합니다. 가장 잘 알려진 펩타이드는 디펜신이고, 디펜신은 광범위 항생물질로 다양한 종류의 세균과 진균을 사멸시킵니다. 상피 밑에서와 장막강 내에 존재하는 다른 세포 집단은 비만세포입니다. 비만세포는 염증을 자극시키는 물질을 분비함으로써 미생물과 여러 매개체에 반응합니다. 호중구와 큰포식세포는 포식 용체소체에서 ROIs, 산화질소 및 효소 등을 생산하여 섭취된 미생물을 사멸시키는 포식세포입니다. 또한 큰포식세포는 감염부위에서 염증을 촉진시키고 조직 재형성을 증진시키는 사이토카인을 생산합니다. 포식세포는 TLRs, 만노스 수용체 및 G 단백질 연결 수용체 등 서로 다른 종류의 수용체를 사용하여 미생물 산물을 인식하고 반응합니다. NK 세포는 감염세포의 사멸과 큰포식세포 활성 사이토카인인 IFN-γ의 원천으로서 세포 내 기생균에 대한 방어를 나타내는 림프구입니다. 감염 세포에 대한 NK 세포의 인식은 활성화 수용체와 억제 수용체의 상호작용에 의하여 조절됩니다. NK 세포는 정상세포는 살해하지 못하나 바이러스 감염 세포와 같이 class Ⅰ MHC 분자의 발현이 감소된 세포는 살해하기 때문에 억제 수용체는 class Ⅰ MHC 분자를 인식합니다. 보체계는 미생물에 의하여 활성화되고 보체 활성 산물은 포식작용과 살균작용을 촉진하며 염증을 자극합니다. 또 다른 선천면역의 혈장단백질로는 만노스 결합 렉틴(MBL)과 C-반응성 단백질(C-reactive protein, CRP) 등이 있습니다. MBL은 미생물 세포 표면에서 당단백질과 당지질로 존재하는 탄수화물과 결합하고 CRP는 세균 인지질과 결합합니다. 이들은 옵소신으로 작용함으로써 보체 계를 활성화시킬 수 있습니다.

적응면역반응을 자극하기 위한 선천면역의 역할

선천면역에서 작용하는 여러 종류의 사이토카인은 백혈구를 보충하고 활성화시키며(TNF, IL-1, 케모카인), 포식세포의 살균 능을 강화시키고(IFN-γ), NK 세포와 T 세포 반응을 자극합니다(IL-12). 중증 감염 시에, 과도한 전신적 사이토카인의 생산은 매우 치명적이어서 사망에 이르게 할 수도 있습니다. 선천면역 시에 생산되는 분자들은 적응면역을 자극시키고 적응면역반응의 본질에도 영향을 줍니다. 미생물과 IFN-γ에 의하여 활성화된 큰포식세포는 T 세포 활성과 IL-12는 T 세포에 의한 IFN-γ 분비와 IFN-γ 생산 작동 T 세포의 발생을 자극합니다. 대체경로에 의하여 생성되는 보체 단편은 B 세포 활성화와 항체 생산을 위한 신호2를 제공합니다.