세포 매개 면역 반응

개요

세포 매개 면역 체계(cell-mediated immune system)는 세포 내 감염을 일으키는 침입성 박테리아와 바이러스에 대한 숙주의 일차적인 반응입니다. 또한 암세포와 싸우고 파괴하는 데 필수적입니다. 게다가, 세포 매개 면역 체계는 장기 이식이나 이식 조직의 거부반응에도 역할을 합니다.

선천면역 체계는 적응면역 체계를 활성화합니다

대식세포(macrophage)나 수지상세포(dendritic cell)와 같은 선천면역(innate immunity) 체계의 식세포(phagocyte; phagocytic cell)는 이물질을 최초로 인식하는 세포입니다. 이 세포는 이물질을 집어삼키고 소화합니다. 항원(antigen)이라고 불리는 이물질의 작은 분자들은 온전하게 남아서 세포의 표면에 나타납니다. 이와 같은 제시(presentation)는 항원을 결합하고 세포에서 튀어나오게 만드는 주조직적합성 복합체(major histocompatibility complex, 줄여서 MHC)의 단백질에 의해 촉진됩니다. 따라서 식세포는 항원제시세포(antigen presenting cell, 줄여서 APC)라고도 불립니다. MHC-항원 복합체(MHC-antigen complex)는 이물질의 근원과 싸우는 적응면역(adaptive immunity; 후천면역) 체계의 세포를 활성화합니다.

T 세포는 적응면역 체계에 있는 많은 기능을 수행합니다

T 세포(T cell)는 림프구(lymphocyte)의 일종으로, 림프구가 성숙(maturation)하는 위치인 가슴샘(thymus; 흉선)의 이름을 따서 명명되었습니다. 가슴샘에서 T 세포 전구체(precursor T cell)는 CD4⁺와 CD8⁺ T 세포 이렇게 두 가지 주요 유형으로 분화(differentiation)합니다. 이 세포 유형은 세포의 기능을 결정하는 표면 수용체(surface receptor)의 이름을 따서 명명되었습니다. 모든 T 세포는 T 세포 수용체를 가지고 있지만, 공동수용체(coreceptor) CD4⁺와 CD8⁺은 특이성(specificity)을 가지고 있습니다. CD4⁺ 공동수용체를 표현하는 T 셀은 APC의 2형 MHC 복합체(MHC class II complex)와 상호작용할 수 있습니다. 한편 CD8⁺를 가진 T 세포는 감염 세포나 암세포에서 항원-1형 MHC 복합체(antigen-MHC class I complex)를 인식합니다. 그것이 그러한 세포를 식별한 후, CD8⁺ 세포는 감염되거나 암세포를 파괴하는 세포독성 T 림프구(cytotoxic T lymphocyte, 줄여서 CTL)로 분화합니다.

CD4⁺ 세포로 다시 돌아가서, CD4⁺ 세포가 APC에 의해 제시된 일치하는 항원을 만나기 전엔, 미접촉(naive) 세포로 일컬어집니다. 미접촉 CD4⁺ T 세포(naive CD4⁺ T cell)가 활성화하면 기억 T 세포(memory T cell) 또는 도움 T 세포(helper T cell)의 여러 변주로 분화할 수 있습니다. 도움 T 세포 1형(helper T cell type 1, 줄여서 Th1)은 APC에서 병원체(pathogen; 병원균) 소화를 유발하고 CTL 및 B 세포 활동을 자극하는 사이토키닌 인터페론(cytokinin interferon)을 생성합니다. Th2 세포는 주로 B 세포 활동을 촉진하는 인터루킨(interleukin)을 생산합니다.

적응면역 체계는 병원체와의 만남을 기억합니다

기억 T 세포는 특정 항원에 의해 촉발된 첫 번째 공격 이후 오래도록 체내에 남아 있는 T 세포의 변주입니다. 일부 인간 기억 T 세포는 주로 골수(bone marrow)에 존재하고 병원체에 대한 장기적인 면역을 제공합니다. 다른 기억 T 세포는 전략적으로 점막과 림프액(lymphatic fluid) 또는 혈류에 배치됩니다. 일단 기억 T 세포가 항원과 마주치게 되면, 첫 번째 만남보다 더 빠르고 강한 면역 반응을 개시합니다. 각 T 세포는 하나의 특정 항원에 대해서만 작동하도록 설정됩니다. 기억 T 세포도 마찬가지로 특정 항원과 재회할 때만 활성화합니다. 유기체가 생전에 더 많은 항원을 만날수록, 다양한 T 세포를 담은 무기고가 점점 커져 연속 감염과 싸우게 됩니다. 이 효과는 백신 접종에도 사용됩니다. 백신은 항원을 제한적으로 몸에 도입해 B 세포와 T 세포의 생성을 유발합니다. 따라서 같은 항원을 가진 진짜 병원체가 몸 안으로 들어갈 경우, 적응면역 체계는 이미 예방 접종을 통해 감염과 싸우기 위한 준비가 되어 있습니다.

적응면역 체계는 조직 이식의 성공을 방해할 수 있습니다

피부, 간, 그리고 뼈 조직 등은 건강한 기증자로부터 해당 조직이 병들거나 파괴된 사람에게 이식할 수 있습니다. 이러한 조직은 이식 조직(graft tissue)으로 알려져 있습니다. 이런 이식술의 성공은 종종 이식 조직과 이식받는 사람의 면역 체계 사이의 호환성에 달려 있습니다. 이식받은 사람과 이식 조직이 호환되지 않는 경우 이식 조직은 두 가지 경로를 통해 손상될 수 있습니다. 이식 거부반응(graft rejection)의 직접적인 경로는 이식받은 사람의 도움 세포와 CTL 세포에 항원을 제시하는 이식 조직의 APC에 있습니다. 간접적인 경로에서는 이식받은 사람의 APC가 이식 조직을 비자기로 인식하고 T 세포에 이식 조직에서 유래한 항원을 제시합니다. 두 경로 모두 이식받은 사람의 적응면역 세포가 이식 조직을 공격하게 만듭니다. 때문에 조직이나 장기 이식의 성공률을 향상하기 위해 이식받는 사람의 면역 체계가 약물에 의해 억제됩니다.