31. 세포매개면역의 작동 기전들

세포 매개 면역반응의 유형

세포 매개 면역(cell-mediated immunity, CMI)은 세포 내 기생 미생물들에 대한 적응면역반응입니다. 이는 T 림프구들에 의해 매개되며, 면역된 개체로부터 면역되지 않은 개체로 항체가 아닌 T 세포에 의해 전달됩니다. CMI는 미생물의 유형별로 각각 별개의 보호적 T 세포 반응을 유발합니다. 포식세포의 포식소체에 존재하는 미생물들에 대한 적응면역반응은 포획된 미생물들을 파괴하는 포식세포들을 활성화시키고, 미생물 항원들을 인식하는 T 림프구들에 의해 매개됩니다. 포식세포들은 선천면역 동안 초기에 나타나는 방어기전으로 미생물에 의한 감염을 완전히 제거할 수 없고, 이런 상황에서 CMI는 포식세포의 미생물 살해 작용을 증강시켜 미생물을 제거합니다. 비 포식세포를 포함해서 다양한 세포형의 세포질 내 감염 및 복제하는 미생물들에 대한 적응면역반응은 CD8+ 세포 용해성 T 세포들(CTLs)에 의해 매개되며 이 세포들은 감염된 세포를 죽이고 감염 저장원을 제거합니다. 이러한 CTL들은 많은 종류의 세포들을 감염시키고 세포질 내에서 복제하는 바이러스들에 대한 주된 방어 기전입니다. 또한 포식소체를 빠져나와 세포질에 자리 잡은 미생물의 제거에도 적용되는 기전입니다. 기생충 연충에 대한 적응 면역반응은 Th2 세포에 의해 매개되며 이는 IgE 항체 생산을 자극하고, IgE에 둘러싸인 연충들과 결합하여 파괴하는 호산구들을 활성화시킵니다.

작동 T 세포의 발달

CMI 반응은 여러 단계로 구성되어 있습니다. 말초 림프 기관에 존재하는 미감작 세포로부터 작동 T 세포로의 발달, 이러한 작동 T 세포들과 다른 백혈구들의 감염 부위로의 이동 및 미생물을 파괴하기 위한 사이토카인 매개 백혈구의 활성화 또는 감염된 세포를 직접 죽이는 구성입니다. 미감작 T 세포는 말초 림프 기관에서 항원과 동시 자극 자들과 접촉한 뒤 자가분비 증식인자인 IL-2에 의해 증식됩니다. 항원에 자극받은 T 세포들은 증식이 활발해지고 작동세포로 분화할 수 있는 능력을 갖춘 거대한 항원특이 림프구 집단이 됩니다. 증식된 T 세포들의 일부는 작동 세포들로, 일부는 기억세포로 분화하며, 항원이 제거됨에 따라 활성화된 T 세포는 세포자멸사합니다.

미감작 CD4+ T 세포의 작동세포 아집단으로의 분화 및 작동 기전

CD4+ T 세포들은 작동세포 아집단으로 분화하는데 이 중 가장 특징적인 집단은 Th1과 Th2 세포들입니다. Th1은 IFN-γ를 분비하고, Th2는 IL-4, IL-5, IL-13, IL-10 등의 사이토카인을 분비합니다. 이때 IFN-γ는 Th1 분화를 더욱 촉진시키고 Th2의 증식은 억제합니다. 반대로, Th2 세포에서 분비되는 IL-4는 Th2 분화를 촉진하고, IL-10은 Th1 활성화를 억제합니다. 이처럼 각각의 사이토카인은 해당 집단 세포들을 확장시키고 상대 집단을 통제하게 됩니다. 각각의 아집단들로의 분화 양상은 면역반응 초기 자극들에 의해 결정됩니다. 가장 중요한 분화 유도 자극은 사이토카인이며, Th1 세포의 주요 유도 인자는 IL-12이고 Th2 세포의 주된 유도인자는 IL-4 입니다. Th1 분화 경로는 큰포식세포를 감염 또는 활성화시키거나 NK 세포를 활성화시키는 미생물에 대한 반응입니다. 미생물 감염으로 인해 2가지 세포에서 IL-12가 분비되고 이에 따라 Th1으로 분화가 이어지게 되는 것입니다. Th2 분화는 만성적으로 T 세포 자극을 유발하는 연충과 알레르기원에 대한 반응으로 일어납니다. 항원에 의해 자극받은 CD4+ T 세포들은 초기 활성화 시기에 소량의 IL-4를 분비합니다. 항원이 지속적으로 고농도로 존재한다면 IL-4의 양도 점차 증가하게 되면서 Th2로 분화하게 되는 것입니다. 또한 만약 항원이 부수적인 IL-12 생산과 염증을 일으키지 않는다면 T 세포에서 Th2 세포로의 분화가 증가하게 됩니다. 이렇게 분화된 아집단은 각각의 특정 작동 기능을 가지고 있습니다. Th1은 감염 특히 세포 내 기생 미생물들에 대한 포식세포-매개 방어 기능을 가지고 있습니다. Th1 세포에 의한 큰포식세포의 활성화는 IFN-γ와 CD40L-CD40 상호작용에 의해 매개됩니다. 활성화된 큰포식세포들은 포식된 미생물들을 죽이며 염증을 자극하고 손상된 조직들을 치유합니다. 만약 감염이 완전히 제거되지 않으면 활성화된 큰포식세포는 조직손상과 섬유화를 초래합니다. Th2 세포의 주된 작동 기능은 IgE와 호산구/비만세포-매개 면역반응입니다. Th2에서 분비되는 IL-4는 B 세포에 작용하여 IgE와 같은 비만세포에 결합하는 항체를 생산하도록 자극합니다. IL-5는 호산구를 활성화시킵니다.

미감작 CD8+ T 세포의 CTLs로의 분화 및 작동 기전

미감작 CD8+ T 세포들은 CTLs로 분화하며 CD8+ CTLs은 class Ⅰ MHC 분자와 결합하여 제시되는, 세포질 항원으로부터 유래된 펩타이드를 발현하는 세포들을 죽입니다. CTL-매개 살해는 주로 과립의 세포 외 유출에 의하며, 표적 세포막에 구멍을 형성하는 막공-형성 단백질인 퍼포린 방출과 퍼포린에 의해 형성된 통로를 통하여 표적세포 내로 들어가 표적세포의 세포 사멸을 유도하는 그란자임이 대표적인 과립들입니다. CTLs는 또한 FasL을 발현하는데 이는 표적 세포막의 Fas와 결합하여 표적세포의 세포자멸사를 야기합니다.