[내재면역] "체온과 면역: 염증성 싸이토카인과 급성기 반응의 상호작용"

MBL trimer -출처:PDB

1. 학습 목표

체온 조절과 면역 시스템 간의 상호작용에 대한 깊은 이해를 해봅시다.

2. 핵심 내용

염증성 싸이토카인(IL-1, IL-6, TNF-α)이 체온 상승을 일으키고, 체내 급성기 반응을 유발하여 감염 및 염증에 대응하는 면역 체계의 핵심 메커니즘입니다.

이들 싸이토카인은 체온 조절 부위에 영향을 미치고 근육과 지방세포에 작용하여 열 발산을 촉진합니다.

또한, 간세포에서 분비되는 급성기 단백질은 보체의 고정을 촉진하며, 만노오스결합 렉틴은 병원체의 표면에 결합하여 면역 반응을 강화합니다. 이러한 과정은 면역계가 감염에 효과적으로 대응할 수 있도록 도와줍니다.

3. 본문 내용

“염증 싸이토카인은 체온을 상승시키고 간세포를 활성화시켜 급성기 반응을 일으킨다.”

염증성 싸이토카인 IL-1, IL-6, 그리고 TNF-α가 전신적으로 영향을 미치면 체온 상승을 일으킵니다.
싸이토카인은 시상하부의 체온 조절 부위에 영향을 미치고, 근육과 지방세포에 작용하여 에너지 이용에 변화를 일으켜 열을 발산하도록 유도합니다. 몇몇 병원체 생산물도 일반적으로 이런 싸이토카인의 생성을 통해 체온을 올립니다. 박테리아 산물은 몸 밖에서 유래되기 때문에 이런 맥락에서 이들을 외인성(exogenous) 발열원이라 하고, 싸이토카인은 몸 안에서 유래되기 때문에 내인성(endogenous) 발열원이라고 부릅니다. 정상 체온보다 낮은 온도에서 대부분의 박테리아와 바이러스 병원체들은 더 빨리 자라고, 높은 체온에서는 적응면역이 더 강력해지기 때문에 체온이 상승하면 면역계가 감염에 대항하여 효과적으로 싸울 수 있는 균형을 이루게 됩니다. 사람 세포는 열을 경험하게 되면 TNF-α의 유해한 효과에 대해 더 강한 저항성을 갖게 됩니다.

 

IL-1, IL-6, 그리고 TNF-α의 또 다른 전신효과는 간세포에서 분비되는 용해성 혈장 단백질의 범위를 변화시켜서 급성기 반응(acute-phase response)을 일으키는 것입니다. 급성기 반응 동안 합성과 분비가 증가되는 단백질들을 급성기 단백질(acute-phase protein)이라고 부릅니다. 급성기 단백질 중 C 반응 단백질과 만노오스결합 렉틴 두 종류는 병원체의 표면에서 보체의 고정을 촉진시킵니다.

 

 

만노오스결합 렉틴 (mannose-binding lectin, MBL)

 

만노오스결합 렉틴(mannose-binding lectin, MBL)은 박테리아, 진균류, 그리고 원생생물과 바이러스의 만노오스가 있는 탄수화물에 결합하는 칼슘의존성 렉틴입니다. MLB의 구조는 꽃다발 모양을 닮았는데, 각 줄기는 3개의 동일한 폴리펩티드로 만들어진 3중 나선으로 되어 있습니다. 이 나선은 콜라겐 분자와 섬유에서 발견되는 나선과 같습니다. 각 폴리펩티드는 탄수화물 인지 도메인이 있어, 이들이 합쳐져 ‘꽃’ 부위를 구성합니다. 각각의 만노오스결합 렉틴 분자들은 5~6개의 꽃들을 갖고 있어서 결과적으로 만노오스결합 렉틴은 병원체의 표면과 결합 가능한 15~18개의 부착부위를 갖게 됩니다. 개별적으로는 탄수화물 구조와 상대적으로 약하게 결합하고 있지만 결합부위의 수가 많기 때문에 전체적으로 강한 결합력을 갖게 됩니다.

 

사람세포에 있는 탄수화물 중 일부가 만노오스를 포함하고 있지만, 기하학적인 구조로 인해 만노오스결합 렉틴은 여러 지점에서 결합하지 않습니다. 그러나 병원체 표면에 결합하면 만노오스결합 렉틴은 보체 활성화의 렉틴 경로를 촉발합니다. 이는 또한 혈액의 단핵구가 박테리아를 섭취하는 것을 촉진합니다. 이 세포는 대식세포 만노오스수용체가 없지만, 박테리아 표면을 감싸고 있는 만노오스결합 렉틴과 결합할 수 있습니다. 만노오스결합렉틴은 콜렌틴(collectin)이라 불리는 단백질 패밀리의 하나로 이 구성원에는 콜라겐과 렉틴의 특성이 합쳐져 있습니다. 폐표면 활성단백질 A와 D(SP-A와 SP-D)도 콜렉틴입니다. 이들은 폐포자충(Pneumocystis carinii)같은 병원체를 옵소닌화하여 폐를 보호합니다.

 

C 반응 단백질(C-reactive protein, CRP)은 펜트락신(pentraxin) 패밀리 단백질의 하나로 오합체를 형성하는 5개의 동일한 소단위를 가지고 있습니다. C반응 단백질은 박테리아와 진균류 세포벽의 지질다당체의 성분이 포스포콜린에 결합하지만 사람세포막의 인지질에 있는 포스포콜린과는 결합하지 않습니다. CRP는 포스포콜린을 가지고 있는 폐렴균 Streptococcus pneumoniae의 C 다당류에 결합하려는 경향 때문에 그 이름이 붙여졌습니다. C 반응 단백질은 박테리아에 결합할 때 옵소닌으로 작용하여 특이 항체가 없는 상태에서 보체 고정의 고전경로를 촉발합니다. 감염이 없는 경우에 C반응 단백질과 만노오스결합 렉틴은 낮은 농도로 존재하지만 반응 시작 후 약 이틀 정도의 급성기 반응이 정점에 이를 동안 1000배까지 양이 증가할 수 있습니다. C반응 단백질과 만노오스-결합 둘 다 사람세포에는 없고 병원체에서 흔히 발견되는 특정 구조와 결합하기 때문에 자기와 비자기를 구별할 수 있습니다. 어떻게 C-반응 단백질과 만노오스-결합 렉틴에 의한 보체 활성화가 대체경로에 의한 보체 활성화와 차이가 나는지 다음 두절에서 살펴볼 것입니다.

 

4. 정리

염증성 싸이토카인의 영향 및 체온 조절:

• 염증성 싸이토카인인 IL-1, IL-6, 그리고 TNF-α가 전신적으로 영향을 미쳐 체온 상승을 일으킵니다.
• 이러한 싸이토카인은 체온 조절 부위와 근육, 지방세포에 작용하여 열 발산을 유도합니다.

체온 상승의 면역적 효과:

• 체온 상승은 박테리아와 바이러스에 대한 면역계의 효과를 강화시킵니다.
• 낮은 온도에서는 병원체 성장이 촉진되고, 높은 온도에서는 면역계의 효율이 향상됩니다.

급성기 반응과 급성기 단백질:

• IL-1, IL-6, TNF-α는 간세포에서 분비되는 단백질의 범위를 변화시켜 급성기 반응을 유도합니다.
• 급성기 단백질 중에서 C 반응 단백질과 만노오스결합 렉틴이 특히 중요하며, 이들은 병원체와 상호작용하여 면역 반응을 촉진합니다.

만노오스결합 렉틴의 특성:

• 만노오스결합 렉틴은 박테리아, 진균류, 원생생물과 바이러스의 만노오스를 인식하는 칼슘 의존성 렉틴입니다.
• 구조적으로 꽃다발 모양을 이루며, 병원체 표면과 결합하여 보체 활성화를 유도합니다.

C 반응 단백질의 역할:

• C 반응 단백질은 박테리아와 진균류 세포벽의 지질다당체에 결합하여 보체 활성화를 촉진합니다.
• 급성기 반응 동안 C 반응 단백질의 양이 증가하며, 병원체와 상호작용하여 면역 반응을 강화합니다.

이러한 과정들은 면역계의 활성화 및 병원체에 대한 효과적인 대항력을 유도하는데 기여합니다.

 

 

참고문헌- 면역학 3판, 라이프사이언스