면역 반응(Immune response)

 

Innate immunity vs. Adaptive immunity

Innate immunity는 비특이적이고, 즉각적이고, antigen 표면의 분자패턴을 통해서 '사람 몸에 존재할 수 없느냐 vs 있느냐'로만 구별한다. 반면 adaptive immunity는 특이적이고 시간이 걸리나 antigen 분자의 3차원 구조를 기억하기 때문에 재노 출 시 효과적으로 방어한다.

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Myeloid

Myeloid는 전부 innate immunity에 속한다. 림프로부터 생성되는 Lymphoid와 달리, myeloid는 골수로부터 생성된 immune cell들을 의미한다.

- phagocytosis : 균을 잡아먹고, oxidative burst를 통해 H2O2를 생산해 균의 핵산과 단백질을 파괴하는 과정이다. 이 과정에서 필요한 NADPH oxidase 등의 효소들이 부족한 경우, bacteria나 fungi가 escape해서 CGD(chronic granulomatous disease)로 이행될 수 있다.

- neutrophil(호중구): 면역반응 중 bone marrow에서 가장 많이 생성된다. macrophage와 함께 phagocytosis의 대표격이며 특히 oxidative burst가 강하다는 특징이 있다.

- eosinophil(호산구): histamine과 proinflammatory molecule을 비롯한 강한 효소를 가짐. 기생충에 대한 면역반응에 나타난다. 독한 효소를 가진 만큼 asthma, atopic dermatitis, allergic rhinitis 등과도 관련된다. 예컨대 asthma에서 담배연기와 같은 trigger가 bronchiole에 들어오면 eosinophil이 histamine을 비롯한 염증 매개 물질을 분비해서 기관지 수축을 일으킨다.

- basophil(호염구): : 마찬가지로 histamine을 비롯한 proinflammotry molecule을 가진다. non-phagocytic cell이며, 알러지 반응에 주된 역할을 한다. (* mast cell도 이와 비슷한 역할을 수행한다)

- dendritic cell(수지상세포): immatured 상태에서 처음 phagocytosis 작용을 하고 나서, lymph node로 이동해 phatogen을 T-cell에 presenting하게 된다. 이후 matured된 dendritic cell은 phagocytosis 능력을 잃지만 많은 양의 antigen presenting 인자를 표면에 만든다. macrophage와 달리 naive T-cell에도 presenting할 수 있다.

- macrophage(대식세포): blood stream에서는 존재하지 않고 monocyte 형태로 존재한다는 특징이 있다.

- monocyte(단핵구): blood stream에만 존재하며 dendritic cell이나 macrophage로 분화하기도 한다.

 

* Priming 과정: APC cell이 pathogen을 MHC protein을 통해 T-cell의 receptor에 presenting 하고, 그에 따라 제시된 pathgen에 대해 T-cell이 activated되는 과정이다. innate immune과 adaptive immune을 매개하는 중요한 과정이다.

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Lymphoid

- NK cell: innate immunity에 속한다. cytotoxic granule을 분비해 감염되거나 암화된 세포 membrane에 구멍을 뚫고 apoptosis를 유발한다.

- B cell: 표면의 receptor를 통해 antigen에 결합하여 phagocytosis하고, MHC II를 통해 T-cell에 presenting. T-cell이 priming되면서 B-cell이 plasma cell로 mature되게끔 한다. plasma cell은 제시한 pathogen에 대한 antibody를 몇 주에 걸쳐 대량으로 생산하게 된다. 생성된 antibody은 blood serum을 타고 다니며 antigen을 marking해서 phagocytosis를 돕는 opsinization을 한다. 예컨대 anti-phagocytic capsule을 두르고 있는 bacteria를 marking해서 phagocytosis할 수 있도록 잡아주는 역할이다. serum을 타고 다녀서 '체액성' 면역, 'humoral' immunity라는 명칭이 붙었다.

- T cell: naive T-cell은 priming을 통해 CD4+(Helper T-cell) 또는 CD8+(Cytotoxic T-cell)로 분화한다. Helper는 제시받은 pathogen에 대해 cytokine을 분비하여 macrophage나 NK-cell을 돕는 작용을 한다. MHC II에 대해서만 반응한다. Cytotoic은 제시받은 pathogen을 특이적으로 공격한다는 점을 제외하면, NK cell과 거의 비슷한 방식으로 세포를 공격한다. MHC I에 대해서만 반응한다.

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Example

폐로 bacteria가 침입하면, 기관의 cilia를 지나 lung의 epthelium에 붙는다. tissue까지 진입을 하면 점점 증식하는데, lung tissue에 resident하는 macrophage가 이에 반응한다. 소량일 시 phagocytic PRR을 pathogen 표면의 PAMP와 결합하면서 대식작용만 일어날 수도 있고, pathogen이 다량일수록 signaling PRR(TLR)을 통해 cytokine을 분비한다. cytokine에 따라 inflammation이 나타나고 주변의 neutrophil, mast cell, NK-cell 등이 모여들고, 이들이 다시 cytokine을 분비하면서 inflammation이 amplify된다. 여기까지가 innate immunity에 해당한다.

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dendritic cell이 phagocytosis 후 lymph node로 이동해 MHC II protein을 통해 naive T-cell에 presenting 한다. 아니면 다량으로 증식되어 lymph node까지 이르게 된 bacteria를 B-cell이 직접 phagocytosis한 뒤, naive T-cell에 presenting 할 수도 있다. B-cell이든 T-cell이든 receptor에 antigen이 결합하면 nucleus에서 스스로를 replicate하여 clonal expansion이 일어난다. T-cell은 CD4+ 또는 CD8+로 mature한다. CD4+는 cytokine을 분비해서 B-cell을 plasma cell로 분화시키고, plasma cell은 antibody를 lymph와 serum에 release해서, antibody가 pathogen을 만났을 때 marking하여 macrophage가 쉽게 phagocytosis할 수 있도록 돕는다. CD8+은 감염된 세포를 공격해 apoptosis 시킨다. 면역반응에 따라 pathogen이 사멸되면, 대부분의 B-cell과 T-cell은 deletion 되고, 소수의 B-cell과 T-cell이 남아 각각 memory B-cell과 T-cell이 된다. 이들은 10~25년 동안도 지속될 수 있다.

 

 

* Reference

Osmosis - Learning Medicine Made Simple

Philipp dettmer, <Immune: A Journey into the Mysterious System That Keeps You Alive>