보체 활성화와 면역 체계의 공동 작용, 염증 유도 및 감염 대응 메커니즘

1. 학습 목표

 보체 활성화 및 면역 체계의 다양한 단계를 이해하고, 병원체 침투에 대응하는 면역 메커니즘에 대한 통찰력을 얻어 봅시다.

 

2. 핵심 내용

1. 보체 활성화와 염증: C3와 C5의 활성화를 통해 보체는 염증을 촉진하는 작은 펩티드인 C3a와 C5a를 생성하며, 이는 세포에 작용하여 염증 반응을 유발합니다.
2. 아나필락시스독소와 염증의 강화: C5a는 아나필락시스독소로 알려져 있으며, 혈관 활성을 촉진하여 세포 이동과 병원체 파괴를 가속화합니다.
3. 혈장 단백질의 역할: 혈장 단백질은 미생물의 집락화를 방해하고 혈전 형성을 통해 미생물의 이동을 제한하는 역할을 합니다.
4. 단백질분해효소 억제제: 혈장에는 단백질분해효소를 억제하는 요소가 있어 병원체의 침투와 확산을 제어합니다.
5. 염증과 감염 대응의 협동작용: 염증과 항미생물 방어는 혈장 단백질, 항체, 세포 등 다양한 요소들이 협동하여 복잡한 메커니즘으로 이루어져 있습니다.

 

3. 본문 내용

“보체 활성화 동안 방출되는 작은 펩티드는 국소 염증을 일으킨다.”

 보체 활성화 동안 C3와 C5는 각각 두 조각으로 잘라지고 이 중 큰 조각은 (C3b와 C5b)은 계속 하여 보체 활성화 과정을 진행합니다. 작은 용해성 C3a와 C5a 조각도 생리적 활성이 있어 세포에 있는 몇 가지 유형의 수용체와의 결합을 통해 보체 활성화 부위에서 염증을 증가시킵니다.

 

 염증은 감염에 대한 내재면역의 주요 결과입니다. 전신조직에 동시에 일어나는 급성 염증반응으로 아나필락시스쇼크(anaphylactic shock)가 일어나기도 합니다. 염증을 일으킨 C3a, C5a 조각을 아나필락시스독소(anaphylatoxin)라고 부르며, 그중 C5a는 C3a에 비해 더 안정적이고 강력합니다. 식세포, 내피세포와 비만세포는 C5a와 C3A에 대한 수용체를 가지고 있습니다. 두 수용체는 서로 연관되어 있고 세포막 내부에 파묻혀 구아닌뉴클레오티드 결합 단백질의 활성화를 통해 신호를 전달합니다.

 

 아나필락시스독소는 평활근의 수축과 비만세포 및 호염구의 분해를 유도하여 혈관 투과성을 증가시키는 히스타민 및 다른 혈관활성 물질의 방출을 유발합니다. 이는 국소 혈관에서 직접적인 혈관 활성을 증가시켜 혈액 흐름과 혈관 투과성을 높이며, 혈장 단백질과 세포가 혈관을 빠져나와 감염 부위로 이동하기 쉽게 만듭니다.

 

 아나필락시스독소(C5a)는 호중구와 단핵구에 직접 작용하여 이들이 혈관벽에 부착하는 것을 증가시켜 보체가 고정되는 부위로 유도하는 화학유인제 역할을 합니다. 또한 C5a는 이들 표면에 CR1과 CR3의 발현을 증가시켜 이들의 식세포작용을 증가시켜 아나필락시스독소가 다른 보체성분과 협동하여 식세포가 병원체를 빠르게 파괴하는 과정을 가속화시킵니다. 이는 염증 반응을 강화하고 감염 부위로의 세포 이동을 촉진하는 메커니즘입니다.

 

“몇 종류의 혈장 단백질이 감염이 퍼지는 것을 저지한다.”

 보체 외에 몇 가지 다른 유형의 혈장 단백질이 미생물이 사람 조직에 침투하고 집락화를 형성하는 것을 방해합니다. 혈관이 손상을 입으면 혈장 단백질이 연속적으로 활성화하여 혈전을 형성함으로써 미생물을 고정시켜 이들이 혈관과 림프로 들어가는 것을 방해하고, 또한 혈액과 체약의 손실을 방지하는 응고계(coagulation system)가 활성화 된다.

 

 혈소판은 혈전의 주성분으로 혈전 형성 동안 저장과립으로부터 다양한 고활성 물질을 방출한다. 이 성분에는 프로스타글란딘, 가수분해효소, 성장인자 그리고 다른 매개인자들이 포함되며 이들은 다양한 세포가 항미생물 방어, 상처 아물음 그리고 염증 등에 기여하도록 자극한다.

 

 혈관활성 펩티드 브라디키닌(bradykinin)을 포함한 다른 매개인자는 조직 손상으로 유발되는 혈장 단백질의 두 번째 순차적인 효소 활성 시스템인 키닌계(kinin system)에 의해 생산된다. 브라디키닌은 혈관을 확장시켜 내재면역의 용해성 세포 물질이 감염부위로 공급되는 것을 증가시킨다.

 

 많은 병원체는 침투 메커니즘의 일부분으로서 표면에 단백질분해효소를 보유하거나 이들을 방출한다. 이런 단백질분해효소는 사람 조직을 파괴하고 병원체가 퍼지는 것을 도우며, 항미생물 단백질을 불황성화 시킨다. 어떤 경우에는 병원체가 단백질분해효소를 만들고, 다른 경우에는 사람의 단백질 분해효소를 가로채어 자신의 목적을 위해 이용한다. 이런 침투 메커니즘에 대항하여 사람의 분비물과 혈장에는 단백질분해효소 억제제(protease inhibitor)가 들어 있다. 혈장 단백질의 약 10%가 단백질 분해효소 억제제이다. 이 중에서 단량체, 이량체, 그리고 삼량체로 순환하는 분자량 180kDa의 α2-마크로글로불린(α2-macroglobilin)은 다양한 단백질분해효소를 억제할 수 있다. α2-마크로글로불린은 보체성분 C3와 구조적으로 비슷하여 내부 티오에스터 결합이 있다. α2-마크로글로불린 분자는 절단이 가능한 미끼 부위로 단백질분해효소를 끌어당긴다. 이것은 α2-마크로글로불린을 활성화시켜 두 가지 효과를 나타낸다. 먼저 티오에스터는 단백질 분해효소를 α2-마크로글로불린에 공유결합으로 연결시키는 데 이용되고, 둘째로 α2-마크로글로불린은 구조적 변화를 거치면서 단백질분해효소를 감싸고 다른 물질을 공격하지 못하도록 한다. 그 결과 만들어진 단백질분해효소와 α2-마크로글로불린 복합체는 간세포, 섬유아세포와 대식세포에 있는 수용체에 의해 혈류 순순환으부터 빠르게 제거 된다.

 

4. 정리

 보체 활성화로 염증이 증가하며, 아나필락시스독소는 혈관활성과 세포 파괴를 유발합니다. 미생물 침투 시 혈장 단백질과 단백질분해효소 억제제는 각각 미생물의 고정과 침투를 억제합니다.

 

 

참고문헌- 면역학 3판, 라이프사이언스