체는 세균, 진균, 기생충 및 바이러스에 항상 노출되어 있다.

면역반응의 주요 기능은 이런 세균, 진균, 기생충 및 바이러

스와같은미생물에의한감염에저항하거나제한하는것이다. 미생

물감염에대하여인체는일차적으로피부, 소화기의산성환경이나

담즙, 점막계 등과 같은 물리적 장벽으로 초기 방어를 한다. 이러한

물리적 장벽이 파괴되면 보체, 자연살해세포, 호중성백혈구, 큰포식

세포가 즉시 작용하여 미생물의 침입을 억제한다. 물리적 장벽, 보

체, 자연살해세포, 호중성백혈구, 큰포식세포로 구성된 선천면역계

는 먼저 경보신호(보체, 케모카인)를 보내어 병터 부위의 혈관을 열

어 보체 등이 병터 부위에 쉽게 다다르게 한다. 즉, 이 반응이 염증

현상의일부이다.

선천면역계에 의한 방어기전이 효과가 없으면 후천면역계(항체

및 T 림프구)가 항원특이적인 면역반응을 활성화시킨다. 즉, 수지상

세포가침입미생물을포식후후천면역계에그정보를전달하는방

식으로 후천면역계를 활성화시킨다. 후천면역계는 침입하는 미생물

의 특성(항원)을 잘 파악하여 동일한 미생물이 다시 침입하는 경우,

더빠르고효율적으로면역반응(기억세포)을일으킬수있다.

면역계의 구성 요소가 서로 반응하는 과정에는 수용성 물질이 이

용되기도하며, 때로세포끼리직접접촉하기도한다. 이러한상호반

응은면역계를활성화시켜방어기전을조절한다.

인

1 면역반응에 관여하는 인체 조직과 세포를 열거한다.

2 일차 림프기관과 이차 림프기관을 정의하고 각기능을 설명한다.

3 수지상세포의 특성과 기능을 설명한다.

4 림프구를 분류하고 주된 기능을 설명한다.

면역반응의기본요소2장

13

14 II부 감염과 면역

표 2-1 면역반응 연관 세포

세포 특성 표지 기능

자연세포살해기능 세포자연살해세포(NK세포) 크고, 세포질 내 과립이 다량 존재함 Fc 수용체 : 항체가 결합한 세포나

CD16, CD56, CD57 바이러스 감염세포, 종양세포파괴(MHC 제한 없음)

포식기능 세포호중구 수명이 짧은 과립구로서 여러 엽의 - 포식작용 및 세균 파괴

핵과 세포질 내 과립을 가짐 ; 미성숙 세포는 band 형태임

호산구 2개의 엽으로 구성된 핵을 가짐 ; eosin으로 염색됨 기생충에 대한 방어와 알레르기세포질 내 과립이 무척 많음 반응

큰포식세포 아래 설명 참고 - -

항원제시 세포 제2형 MHC분자 표현세포 CD4+ T 림프구로 항원 전달단핵세포 혈액, 폐 및 여러 장기 - 포식작용 및 세균 파괴

미성숙 수지상세포 혈액, 조직 - 감염에 대해 사이토카인 생성항원 전달

가지돌기세포 림프절, 조직 - 효율적인 항원 전달

Langerhans세포 피부 - 림프절로 항원 이송

큰포식세포 비장, 림프절 및 여러 조직에 존재 크고 과립이 있음 염증반응과 급성기반응을 시작함 ;감마 인터페론과 TNF에 의하여 Fc 수용체 및 C3 활성화되면 항세균, 항바이러스활성화됨 수용체 가짐 및 항종양 작용을 나타냄

미세아교세포 중추신경계, 뇌 - 사이토카인 생성

쿠퍼세포 간 - 혈액 내 입자를 거름B 림프구 아래 설명 참고 -

항원반응 세포T 림프구 가슴샘에서 성숙 ; CD2, CD3

핵이 크고 세포질은 작음 T세포수용체

αβTCR CD4+ T 림프구 도움/DTH 세포 ; CD2, CD3, IL-2 및 여러 사이토카인 생성,APC의 제2형 MHC분자를 αβTCR, CD4 T 림프구 및 B 림프구 성장통하여 항원 전달받음 촉진, B 림프구 분화(클라스 전환,

항체생성) 촉진

TH1세포 IL-2, 감마 초기 방어기전 촉진, DTH,인터페론, LT 생성 T 독성세포

TH2세포 IL-4, -5, -6, -10 생성 후기 체액성 면역반응 촉진

γδTCR CD8+ T 림프구 제1형 MHC분자가 전달하는 CD2, CD3, 바이러스 감염세포, 종양세포,항원 인지 αβTCR, CD8 이식된 세포 파괴 ;

TH1 사이토카인 생성

CD8+ T 림프구 제1형 MHC분자가 전달하는 CD2, CD3, TCR T 림프구 및 B 림프구 반응 억제항원 인지 CD8

γδTCR T 림프구 CD2, CD3, γδTCR 조직과 혈액에서일부 세균에 대한 초기 방어

1 면역계의활성인자와자극인자

면역세포(표 2-1)는 직접적인 세포 간 접촉 또는 미생물

에서 유래되는 수용성 분자(지질다당질, 세포벽 구성 성

분, 세균과 바이러스의 핵산) 및 숙주의 손상된 세포에서

유래하는 물질들을 인지하여 선천면역계가 활성화된다.

면역세포가 인지하는 이들 미생물 구성 성분을 병원성연

관분자양상(pathogen-associated molecular pattern;

PAMP)이라고 한다. 면역세포에는 이들에 대한 수용체가

존재하여 이들 분자를 인지하면 사이토카인과 인터페론

및케모카인을생성한다.

사이토카인은 면역반응을 조절하는 단백으로서 림프구

뿐만 아니라 다른 세포들도 이를 생성한다. 인터페론은

바이러스 감염 때 생성되며, 면역계를 자극하여 면역반응

을 일으킨다. 케모카인은 농도 경사를 따라 포식세포와

염증세포가감염부위로모이도록한다(표 2-2).

2 조혈세포의분화

모든 면역세포는 여러 종류의 세포로 분화할 수 있는 능

력을 가진 동일한 줄기세포(pluripotent stem cell)에서 유

래된다(그림 2-1). 줄기세포에서 면역세포가 분화하는 과

정은 태아 시기부터 시작하여 평생 지속된다. 이 줄기세

포는 집락형성세포(colony forming unit로 측정됨) 시기

를 거쳐 림프모양세포계, 골수모양세포계, 적혈구계 및

거대핵세포계등각혈액세포계열로분화한다. 줄기세포

는주로골수에존재하지만탯줄혈액에서도분리된다. 줄

기세포가 혈액세포로 분화하기 위해서는 골수 버팀질세

포와의 세포막 결합을 통한 반응과 사이토카인이 있어야

한다.

골수와 가슴샘은 일차 림프기관이며 여기에서 림프구

의 분화가 일어난다. 림프절, 비장, 점막연관 림프조직

(mucosa-associated lymphoid tissue; MALT) 등이이차림

프기관을 형성하는데, 이들은 T 림프구와 B 림프구가 존

재하다가 항원을 만나 반응하는 곳이다. 일차 및 이차 림

프기관을 구성하고 있는 혈관 내피세포들은 세포 표면에

부착분자를표현함으로써 B 림프구와 T 림프구가표현하

는 귀가수용체(homing receptor)와 반응하여 이들 기관에

도달한 다음 림프구가 혈관 밖으로 나오는 것을 돕는다

(그림 2-2).

림프절은 직경 2~10 mm의 콩팥 모양이며, 림프계로

들어온 체액을 거르는 곳이다. 림프절은 항원제공세포(수

지상세포, 큰포식세포)가 림프구와 만나서 면역반응을 일

으키는 곳이다. 림프절은 B 림프구와 큰포식세포가 무리

로 존재하여 소포(follicle)를 형성하는 바깥층의 겉질(cor-

tex), 수지상세포가 있는 부위로서 T 림프구에 항원을 전

달하여 면역반응이 시작되는 속겉질(paracortex), B 림프

2장 면역반응의 기본 요소 15

표 2-1 면역반응 연관 세포(계속)

세포 특성 표지 기능

항체생성 세포(계속)B 림프구 파이어 반, 골수에서 성숙 ; 세포막 항체 항체 생성 및 항원 전달

핵이 크며 세포질이 작음 ; 제2형 MHC분자항원과 T 림프구 도움에 의하여활성화

형질세포 핵이 작고, 세포질이 큼 - 분화가 끝난 세포로 항체 생성, 공장 역할

다른 세포호염구/비만세포 과립구 IgE에 대한 Fc 수용체 히스타민 분비하여 알레르기

반응 매개 ; 항기생충 방어

16 II부 감염과 면역

표 2-2 사이토카인과 케모카인의 종류와 작용

인자 유발 세포 주요 표적 기능

IFN-α/β 백혈구, 섬유모세포 바이러스 감염된 세포 항바이러스반응 유도종양세포 세포매개면역반응 유도NK세포 NK세포 활성화

IFN-γ CD4+ T 림프구 큰포식세포 큰포식세포 활성화, 염증 유도NK세포 T 림프구, B 림프구 TH1 세포반응 유도

TH2 세포반응 억제

IL-1α, β 큰포식세포 T 림프구, B 림프구 기능이 많음섬유모세포, 상피세포 다형핵백혈구 염증반응 촉진혈관내피세포 조직, 중추신경계 급성기단백질 생성 유도, 발열 유도

TNF-α IL-1과 유사 - IL-1과 유사항종양 효과, 극심한 무기력증, 체중 감소

TNF-β T 림프구 다형핵백혈구, 종양세포 종양세포 파괴, 다형핵백혈구 활성화집락자극인자 T 림프구, 버팀질세포 줄기세포 특정 세포로의 분화 및 성장 촉진(예 ; GM-CSF)

IL-2 CD4+ T 림프구 (TH0, TH1) T 림프구, B 림프구 T 림프구, B 림프구 성장 촉진NK세포

IL-3 CD4+ T 림프구, 각질세포 줄기세포 분화 유도

IL-4 CD4+ T 림프구 (TH0, TH1) B 림프구, T 림프구 B 림프구 성장 및 분화항체 생성 유도, TH2 반응 유도

IL-5 CD4+ TH2 세포 B 림프구, 호산구 B 림프구 성장 및 분화 ;IgA 및 IgE 생성 유도 ;호산구 생산 및 알레르기 반응 유도

IL-6 큰포식세포, T 림프구 T 림프구, B 림프구, 간세포 급성기 반응 및 염증 반응 유도 ;B 림프구, 섬유모세포 발열 및 항체 생성 유도 ;상피세포, 혈관내피세포 B 림프구 성장 및 분화

IL-7 골수, 버팀질세포 줄기세로, 전구세포 pre-B 림프구, 가슴샘세포, T 림프구세포독성 림프구 성장 유도

IL-10 CD4+ TH2 세포 B 림프구, CD4+ TH1 세포 B 림프구 성장; TH1 반응 억제

IL-12, -18 수지상세포 NK 세포 TH1 반응 유도큰포식세포 CD4+ TH1 세포

TGF-β CD4+ TH3 세포 B 림프구 B, T 림프구, NK세포큰포식세포 기능 억제구강 면역관용 촉진, 상처 치유IgA 생성 유도

알파 케모카인 : 여러 세포 호중성백혈구, T 림프구 화학주성 현상 유도CXC 케모카인 큰포식세포(IL-8, IP-10, GRO-α,GRO-β, GRO-γ)

베타 케모카인 : 여러 세포 T 림프구, 큰포식세포 화학주성 현상 유도CC 케모카인 호염기구(MCP-1, MIP-α,MIP-β, RANTES)

구, T 림프구, 그리고항체를생성하는형질세포가존재하

는속질(medulla) 등으로구분된다(그림 2-3).

비장은 기능 면에서 큰 림프절과 유사하며, 혈액을 통

해 들어오는 항원, 세균, 바이러스 등을 포식하거나 노화

된 혈액세포 또는 혈소판을 제거하는 곳이다. 비장은 흰

속질과 붉은 속질의 두 가지 조직으로 구성되어 있다. 흰

속질은 중심소동맥 주위를 림프모양세포가 둘러싸고 형

태로 구성되어 있다(periarteriolar lymphoid sheath). T

림프구는 중심소동맥을 둘러싸고 있으며, B 림프구는 자

극받지 않은 일차 소포 및 자극을 받아 종자 중심(germi-

nal center)을 가지는 이차 소포의 내부에 위치한다(그림

2-4).

점막연관림프조직(MALT)에서도 림프모양세포가 덩어

리져 있지만 림프절에 비해 구조가 덜 조직화되어 있다.

예를들어장관에있는파이어반은 M세포라는특수상피

세포를 통해 항원을 전달받는다. MALT 중에서 대표적인

부분은 편도로서 구강과 비강의 미생물을 검색한다. 편도

림프구의 50~90%는 성숙한 B 림프구와 기억 B 림프구

로구성되어있다(그림 2-5).

2장 면역반응의 기본 요소 17

줄기세포(self-renewing)

골수계 전구세포 림프계 전구세포

줄기세포(pluripotent)

가슴샘

B 림프구 T 림프구

자연살해세포

수지상세포

과립맥혈구-단핵세포호산구호염기구거대핵세포적혈구계

적혈구 혈소판 호염기성백혈구 호산성백혈구 호중성백혈구 단핵세포 큰포식세포

면역 관련 세포와 조혈세포의 분화그림 2-1

18 II부 감염과 면역

Waldeyer고리(림프절, 편도, 아데노이드)

기관지연관림프조직

림프절

골수

비장

파이어반

창자사이막 림프절

고유판

림프절

비뇨생식기림프조직

가슴샘

골수

면역기관. 일차 림프기관(가슴샘과 골수)은 T 림프구와 B림프구가 성숙하는 곳이며, 후천면역반응(세포매개면역반응과 체액성면역반응)은 2차 림프기관에서 진행된다.

그림 2-2

일차 림프기관 2차 림프기관

비장끈

기둥 정맥

속질 정맥

붉은속질정맥굴

림프절

PALS

모서리 부위

중심 동맥

기둥 동맥

종자 중심

피막

정맥굴

모서리 부위

PALS

비장의 구조. 비장의 흰 속질은 중심 동맥 및 이와 연관된 소포(종자 중심, 모서리 부위, 소동맥 주위 림프피막) 등을 포함하고있다.

그림 2-4

파이어반, 폐 및 점막 부위

M세포B, T 림프구 및 큰포식세포

림프소포

가슴관 혈류

항원

점막연관림프조직(mucosa-associated lymphoid tis-sues; MALT)그림 2-5

피막하굴

큰키혈관내피세포

일차 소포

2차 소포의종자 중심

수입림프관

콜라겐성피막

속질끈

섬유주

겉질

속겉질

속질

수출림프관

동맥정맥

문

림프절의 구조그림 2-3

3 다형핵백혈구

호중성백혈구(neutrophil)는 전체 백혈구의 50~70%를

차지하며세균감염이있을때일차적으로세균을포식하

여 방어 기능을 발휘한다. 직경 11~14 μm의 호중성백혈

구는 핵이 마치 여러 조각으로 나누어진 것처럼 보이며

사립체가 없다. 호중성백혈구는 케모카인 또는 기타 세포

에서 나오는 여러 종류의 화학 물질의 농도 경사를 따라

감염 부위로 이동한다. 감염 기간 동안 혈액 내 호중성백

혈구의수가증가하고세균을포식하면이들세균은아주

르친화성(azurophilic) 일차과립과특이이차과립에있는

항세균물질및효소에노출된다.

호산성백혈구(eosinophil)는 직경 11~15 μm로 세포질

내과립이많이있으며, 핵은두개의나뭇잎으로나뉜것

처럼 보인다. 산성 염색 물질인 에오신으로 염색된다. 호

산성백혈구 역시 포식 작용을 하고 운동성이 있으며, 주

로 기생충에 대한 방어를 담당한다. 호염기성백혈구

(basophil)는 포식 작용이 없으며 과립을 분비하여 제1형

알레르기반응을유발한다.

4 단핵포식계

단핵포식계는 골수모양세포계로 혈액과 조직의 단핵세

포가 여기에 속한다. 단핵세포(monocyte)는 직경이

10~18 μm이며 하나의 엽으로 이루어진 강낭콩 모양의

핵을 가진다. 말초혈액 백혈구의 3~8%를 차지한다. 조

직에 따라 생성하는 사이토카인이 다르고 환경도 다르기

때문에 골수모양세포 또는 단핵세포는 다양한 큰포식세

포 또는 수지상세포(dendritic cell)로 분화된다. 분화가

다된세포는 각조직에따라기능과 세포막표지가 다양

하다.

큰포식세포(macrophage)는 수명이 길며 포식 작용을

하고 리소자임과 사립체를 가진다. 큰포식세포는 포식작

용, T 림프구로 항원 전달, 사이토카인 분비 기능이 있다.

큰포식세포는 면역 로불린 G의 Fc 부위를 인지하는 수

용체와보체 C3b를인지하는수용체를표면에가지고있

어 항체나 보체와 결합한 항원, 세균 또는 바이러스의 포

식 작용을 돕는다. Toll 유사 수용체(Toll-like receptor;

TLR) 및 분자양상 인지수용체(pattern recognition recep-

tor)는 병원체연관 분자양상과 손상조직연관 분자양상을

인지하여숙주를보호한다.

5 수지상세포

수지상세포(dendritic cell)는 골수모양세포 또는 림프모

양세포에서 유래된 문어 모양의 세포로서 전문적인 항원

제시세포의 역할을 담당하며, 사이토카인을 생성한다. 미

성숙수지상세포는여러조직과혈액에서발견된다. 수지

상세포에 해당되는 세포로는 피부 Langerhans세포, 진피

사이질세포, 비장 모서리 수지상세포 등과 간, 가슴샘, 림

프절 배아중심, 그리고 혈액 내에 존재하는 수지상세포

등이있다. 미성숙수지상세포는항원을효율적으로잡아

포식한 후 사이토카인을 생성하며, 면역반응을 활성화시

킨다. 수지상세포는 림프절에서 T 림프구가 많은 부위로

이동하여제1형및제2형 MHC 분자와결합한항원을 T

림프구에제시한다.

6 림프구

림프구(lymphocyte)는 직경 6~10 μm로 다형핵백혈구보

다 작다(그림 2-6). 림프구는 비교적 핵이 크고 세포질 내

과립이 없으며, T 림프구와 B 림프구로 나뉜다. T 림프구

와 B 림프구는모양으로는구별할수없지만기능과세포

막표지는완연하게다르다(표 2-3). 림프모양세포계중에

서 T 림프구나 B 림프구가 아닌 NK세포(natural killer

cell, 자연살해세포)가 있는데, 이들은 크고 세포질 내 과

립이많다.

B 림프구의 일차적 기능은 항체를 생성하는 것이지만,

항원을세포내로끌어들여분해한다음 T 림프구에항원

을 제시하는 기능도 있다. B 림프구에는 항원수용체 역할

을 하는 세포막 면역 로불린, 제2형 MHC분자, 그리고

보체(C3b, C3d) 수용체가 있다. 태아 시기에는 B 림프구

가비장과간에서분화한다. 후에골수에서성장한 B 림프

2장 면역반응의 기본 요소 19

구는활성화된 B 림프구중일부는기억 B 림프구로분화

하거나항체를다량생산하는형질세포로분화한다.

T 림프구는 사이토카인을 생성하여 면역반응을 조절

하며, 바이러스에 감염된 세포나 이식된 세포, 종양세포

를파괴한다. T 림프구는말초혈액림프구의 60~80%를

차지한다. 모든 T 림프구는 항원과 특이하게 결합하는 T

세포수용체(T cell receptor; TCR)와 CD2 및 CD3 분자

복합체를 표현한다. 세포막 표지분자인 CD4 또는 CD8

분자에 따라 T 림프구를 나눈다. CD4+ T 림프구는 주로

사이토카인을 생성하여 면역반응을 돕고 큰포식세포를

활성화시켜 지연형 과민반응을 유발한다. CD8+ T 림프

구도 사이토카인을 생성하지만 주된 기능은 바이러스에

감염된 세포 또는 이식된 조직과 종양세포를 파괴하는

기능이기 때문에 세포 독성 T 림프구로 알려져 있다. γδ

TCR을 표현하는 γδT 림프구는 CD4나 CD8을 표현하

지 않으며 피부나 점막에 존재하고, 선천면역반응을 매

개한다.

NK세포는크고과립이많은데세포독성기전은 CD8+

T 림프구와 유사하다. 하지만 표적세포를 인지하는 기전

은 T 림프구와다르다. NK세포는 Fc 수용체를가지고있

어 항체매개세포 독성을 매개한다. 세포질 내 과립은 세

포파괴기능이있는단백질을포함하고있다.

20 II부 감염과 면역

표 2-3 T 림프구와 B 림프구의 비교

특성 T 림프구 B 림프구

기원 골수 골수

성숙 가슴샘 골수 : 파이어 반 : 윤활주머니

기능 면역반응 도움(초기 면역반응 시작과 증강에 항체생성 ;필요한 사이토카인 생성) ; T 림프구에 항원 전달DTH(염증반응 증강) ;CTL(제1형 MHC 제한성 세포파괴) -

방어반응 세포내 기생세균 및 곰팡이 감염 방어 병원체 전파 방지 ; 옵소닌 작용

산물 사이토카인, IFN-γ, 성장인자, IgM, IgD, IgG, IgA, IgE세포파괴인자(perforin, granzyme)

표면 표지자 CD2, TCR, CD3, CD4 또는 CD8 표면 항체, 보체 수용체, 제2형 MHC분자

아군(subgroup) CD4+ TH0(조력 T 림프구 전구세포) B 림프구(항체생성 및 항원 전달)CD4+ TH1(큰포식세포, CTL 활성화) 형질세포(분화된 항체생성 세포)CD4+ TH2(B 림프구 성장, 클라스 스위치) 기억세포(생존기간이 김)CD4+ TH3(IgA 클라스 스위치, 면역억제)CD8+ 세포독성 T 림프구CD8+ 억제 T 림프구기억세포(생존기간이 김)

T 림프구 B 림프구

B 림프구와 T 림프구의 표면 표지자그림 2-6

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Trends in Immunology : <Issues contain understandable

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2장 면역반응의 기본 요소 21

1. 일차 림프기관과 이차 림프기관을 구분하여 설명하

시오.

2. 점막연관림프조직의구성세포와기능을설명하시오.

3. 항원제시세포를세개이상열거하시오.

학습문제