2회차_적응면역_유윤정

적응면역반응

• 이번 수업에서는 적응면역 반응, 적응면역에 관여하는 세포 종류와 특징, 적응면역 특징, 림프 조직, 그리고 적응면역 분류에 대해 학습한다.
• 중요 내용은 볼드체로, 교수님 말씀은 회색으로 표시된다.
• 적응면역에서 주요 약어를 숙지해야 한다.

Introduction

• 선천면역으로 제거되지 않는 경우 적응면역이 발생한다.
• 적응면역 관여 세포 종류와 각 과정이 진행되는 위치를 중심으로 설명한다.

적응면역반응

적응면역에 관여하는 세포

• 림프구와 항원제시세포가 관여한다.
• 림프구는 항원에 특이적인 수용체를 세포막에 지니고, 적응면역의 주요 매개체 역할을 한다.

림프구

• 표면 단백질(CD, cluster of differentiation)에 따라 분류된다.
• B 림프구와 T 림프구가 있다.

림프구 종류, 항원수용체, 세포 표면 분자

• 항원 수용체는 미생물 침입 여부를 확인하는 수용체다.
  • B 세포는 B cell receptor(BCR)를, T 세포는 T cell receptor(TCR)를 가진다.
• 세포 표면 분자(Marker)는 세포 표면의 특정 물질 차이를 이용해 세포를 구분하는 표지다.
• T 림프구는 표면에 CD3이 있으며, 추가적으로 Tc는 CD8, TH는 CD4, Treg는 CD25를 가진다.
• B 림프구는 CD3 대신 Fc receptor와 class II MHC를 가진다.
  • Fc receptor는 항체 일부인 Fc를 인식하는 수용체다.
  • classⅡ MHC는 일종의 항원이다.
• B 림프구는 체액 면역을 주관하며 표면에 항체(BCR)를 지니고, 항원제시세포(APC) 역할도 수행한다.
• 형질세포는 B 림프구가 항원을 인식한 후 분화하여 항체를 형성한다.
• T 림프구는 세포 매개 면역반응을 주관하며, 기능에 따라 분류된다.
• 모든 T 림프구는 공통적으로 CD3을 발현한다.

T 림프구 종류

1. TH (helper T cell, 보조 T 림프구, CD4+T)

• 직접 항원을 공격하지 않고 면역반응을 돕는다.
• 선천 및 적응 면역반응에 관여한다.
  • B 세포를 형질세포로 분화 유도
  • T 세포 활성화 유도
  • 염증 반응 촉진
• 항원제시세포가 전달하는 항원 인식 후 활성화되어 cytokine 분비하고, CD4를 발현한다.
• 선천 면역에도 관여하여 macrophage, neutrophil를 활성화시킨다.

2. To (cytotoxic T cell, 세포독성 T 림프구, CD8+T)

• 비정상 세포(암세포, 미생물 감염 세포)를 인지하여 제거한다.
• CD8을 발현한다.

3. Treg (regulatory T cell, 조절 T 림프구)

• 다른 T 세포 기능을 억제하여 면역반응을 조절한다.
• TH와 반대 역할을 하며 CD25+T로도 불린다.

항원제시세포(antigen presenting cell, APC)

• 항원을 포획하여 분해한 후, MHC 분자에 결합시켜 T 림프구에 제시한다.
• 보조 T 림프구를 활성화하려면 MHC class Ⅱ 분자와 B7 분자를 발현해야 한다.
• Class Ⅱ 분자와 B7 분자는 처음부터 발현되거나 활성화 후 발현될 수 있다.
• 미생물이 침입하는 경로인 피부, 위장관, 기도에 존재하며 상피 내 항원을 림프기관으로 운반한다.

APC 종류

• 가지돌기세포(dendritic cell, Langerhans cell = 수지상세포)
  • 피부 상피세포층에 존재하며, 상피를 통해 들어오는 미생물을 포획하여 림프절로 운반한다.
• 큰포식세포(monocyte, macrophage)
  • 조직으로 침투한 미생물을 포획하여 제시한다.
  • 혈관 내 monocyte가 조직으로 나오면 macrophage가 된다.
• B 림프구는 항체 형성 역할도 하지만, 보조 T 림프구에 항원을 제시하는 역할도 한다.

추가 설명

• B 림프구는 항원수용체 BCR로 항원 인지 후 형질세포로 분화하여 항체를 생성한다.
• 세포독성 T 림프구(TC)는 CD3, CD8, TCR로 항원을 인지, 활성화 후 비정상 세포를 제거한다.
• 보조 T 림프구(TH)는 CD3, CD4, TCR로 항원을 인지, 활성화 후 cytokine을 분비해 면역 세포를 활성화한다.
• 항원제시세포는 항원을 포획, 분해, MHC와 함께 표면에 제시하여 T 림프구를 활성화한다.
• B cell은 항원을 직접 인지하고, T cell은 APC를 통해 항원을 인지한다.

림프구의 일생과 단계(3단계)

• 림프구 일생 단계에 따른 종류를 숙지해야 한다.
  • 숫(naive) 림프구
  • 작동(effector, activated, 행동) 림프구
  • 기억(memory) 림프구

• 숫B 림프구는 형질세포로 분화하여 항체를 생성하고, 숫TH는 cytokine을 생성한다.
• 작동 림프구는 수명이 짧지만 일부 형질세포는 골수/점막에서 항체를 계속 생산한다.
• 항원 재인식 시 신속한 이차면역반응을 유도한다.

림프구 활성화

• B림프구는 BCR로 항원 인지 → 활성화 → 숫B림프구와 동일한 B림프구 수 증가
• 분화된 작동 B림프구는 형질세포라고 하며, 숫B림프구 일부는 기억 B림프구로 된다.
• 형질세포는 항체를 분비한다.
• 보조T림프구가 APC가 제공한 항원을 인지하면, 숫TH와 동일한 세포의 증식이 일어난다.
• 일부는 분화되어 작동 T림프구가 되고 일부는 기억 TH가 된다.

꼭 기억해야 할 것

• 림프구 '활성화'의 의미: 숫 림프구가 항원을 처음 인식한 뒤 증식, 분화를 거쳐 작동림프구가 되는 것
  • 숫 림프구
  • 성숙 후 항원과 접촉 X인 림프구
  • 작동 림프구
  • 숫 림프구가 항원 인식 후 증식, 분화(활성화)를 거친 림프구로, 수명이 짧다.
  • 기억 림프구
  • 일부 숫 림프구가 기억림프구로 분화하여 이차면역반응 유도, 수명이 길다.

적응면역 특징

• 구조적으로 미세한 차이를 보이는 항원을 식별하는 특이성과, 이전에 만났던 항원을 기억하는 능력이 있다.

특이성(specificity)

• A 항원에 의해 형성된 항체/림프구는 A 항원만 공격한다.

다양성(Diversity)

• 인체는 10억 가지 서로 다른 항원을 식별할 수 있다.

비자기반응 (Nonreactivity to self antigen)

• 자기 항원에는 반응하지 않는다.(정상적인 경우)

기억성 (Memory)

• 동일 항원에 재노출 시 더 크고 효과적인 반응을 유도한다.
• 백신이 효과적인 이유다.

전문성 (Specialization)

• 각 항원에 효과적인 면역반응이 활성화되며, 어떤 미생물에는 항체가, 어떤 미생물에는 세포 매개 면역이 효과적이다.

클론 선택설 (Clonal Selection)

• 항원을 인지할 수 있는 항원수용체를 지닌 림프구(TH, Tc, B)만 증식한다.

클론

• 동일한 특징을 가진 세포 무리이다.

핵심 내용 (클론 선택설)

• 각각의 림프구가 인지할 수 있는 항원의 종류는 항원수용체에 따라 다르다.
• 특정 항원에 반응할 수 있는 림프구만 선택적으로 활성화 및 증식한다.
• 우리 몸에는 많은 종류의 B림프구가 있고, 각각 다른 종류의 항원수용체를 가짐.
• ex) X라는 항원이 들어왔다면, X를 인지할 수 있는 B림프구만 활성화되어 증식해서 plasma cell이 되어 X를 공격할 수 있는 항체가 생성됨 (항원이 들어오면 우리 몸의 모든 림프구가 활성화 되어 항체를 생성하는 것이 아님! T림프구도 마찬가지 기작임!)
• 기억할 점: A라는 특정 항원이 들어왔을 때 A라는 항원을 인식할 수 있는 항원수용체를 지닌 림프구들만 증식하는 것

림프구 생성 및 성숙, 림프조직

림프구 성숙 장소

• T, B 림프구로 성숙할 수 있는 세포(stem cell = 줄기세포)는 골수(bone marrow)에 존재한다.
• 줄기세포는 골수에서 만들어진다.
• 림프구는 lymphoid progenitor가 분화한 lymphoid precursor가 성숙하여 만들어진다
  • lymphoid Precursor → 미성숙 B림프구 → Spleen(비장) → 성숙 B림프구
  • lymphoid Precursor → Thymus(가슴샘)→ 성숙 T림프구

림프구≠ 백혈구

• 백혈구는 적혈구와 혈소판을 제외한 나머지 세포들을 의미하는 말이다.
• 따라서, 백혈구 안에 림프구가 포함된다.

림프 조직

• 림프 조직(림프계 기관, lymphoid organ)은 림프구와 APC가 모여 상호작용하는 장소이다.
• 역할에 따라 일차 림프기관과 이차 림프기관으로 나뉜다.

림프기관

1. 일차 림프기관 (primary lymphoid tissue)

• stem 세포가 lymphoid Precursor를 만든다.
• 일부 Precursor는 가슴샘으로 이동해 T림프구가 되고 골수에서 미성숙 B림프구로 성숙한 후 비장으로 이동하여 성숙 B림프구가 된다
• 성숙 T, B 림프구는 이차 림프기관을 계속 순환한다.

2. 이차 림프기관 (secondary lymphoid tissue)

• 성숙한 림프구가 항원과 반응하여 면역반응이 시작되는 장소이다.
• 비장: 미성숙 B림프구 -> 성숙 B림프구
• 성숙한 림프구 + 항원제시세포 + 항원이 모이는 곳이다.
• 작동 림프구는 이차 림프기관을 빠져 나온 후 말초조직을 순찰하며 항원을 찾아다닌다.

• 줄기세포로부터 분화된 lymphoid precursor 생성 → lymphoid precursor 중 일부 세포는 골수에서 미성숙 B림프구 → 미성숙 상태에서 혈관 내로 들어가 이차림프기관인 비장으로 이동 → 성숙 B림프구 생성 → 이후 혈관을 통해 다른 이차림프기관이나 비장으로 이동. 항원이 올 때까지 대기.
• lymphoid precursor 중 일부는 Thymus(가슴샘)으로 이동 → 가슴샘에서 성숙 TH, 숫T가 생성 → 성숙이 끝난 보조 T림프구는 혈관을 통해 이차림프기관으로 이동

정리

• 일차 림프기관: 주로 림프구가 만들어지는 곳.
• 이차 림프기관: 주로 성숙이 끝난 림프구가 항원을 기다리는 곳.
• 1차 림프기관: 골수, 가슴샘-Lymphoid Precursor가 성숙 숫 T와 미성숙 B로 각각 가슴샘, 골수에서 성숙한다.
• 2차 림프기관: 비장, 림프절-비장에서 미성숙 B가 숫 성숙 B로 성숙한다.
• 비장에는 B림프구만 있는 것이 아니고 B, T림프구 모두 존재한다.

이차 림프 기관

림프절(lymph node)

• 림프관을 따라 전신적으로 분포하는 결절모양의 이차림프기관이다.
• 상피, 결합조직 및 대다수의 실질기관으로 들어온 항원에 대한 면역반응이 일어나는 곳이다.
• 항원, 성숙이 끝난 숫T림프구 및 B림프구, 항원제시세포가 집결하는 장소이다.
• 결합조직 및 실질기관 내 항원이 림프절로 들어오는 경로: 림프관 통해 유입
• 가지세포가 상피에서 항원을 포식한 후 림프관을 통해 림프절로 갖고 온다.
• 일차림프기관에서 성숙이 끝난 숫 T cell, B cell이 림프절로 들어 오는 경로는 혈관 통해 유입
• 림프절의 high endothelial venule을 통해서 들어온다.
• 수B림프구는 chemokine에 이끌려 피질(cortex)의 follicle(소포)에, 수T림프구는 속겉질(paracortex)에 이동한다.
• 항원제시세포는 소포 밖 속겉질(para follicular cortex)에 존재한다.
• 림프절은 몸 여기저기에 존재한다(초록색 콩 모양).
• 림프관→림프절→림프관→thoracic duct(두꺼운 림프관)→혈관 순으로 이동한다.
• 림프관(lymphatics, 초록색관) 통해 "항원자체” 또는 "항원을 포식한 항원제시세포"가 림프절로 이동
• -->면역세포가 대기하고 있는 림프절에 항원을 집중시킨다.
• 림프절에 들어온 T림프구, B림프구는 림프절에 머물러 있지 않고 순환한다(순환) 이유: 항원이 어디서 들어오는지 모르기 때문이다.
• 림프관은 항원(미생물), APC가 들어오는 통로 역할을 한다.
• 림프절에서 흘러나온 물질과 세포는 가슴림프관을 통해 혈관으로 가서 다른 부위로 간다.

림프절 구조

• 수입림프관은 항원이 들어오는 통로이고, 수출림프관은 나가는 통로이다.
• B 림프구는 피질의 follicle(소포)에 모여 있으며, T 림프구는 소포 밖의 속겉질(paracortex)에 분포한다.
• T 림프구: 수T림프구는 일차림프기관에서 성숙된 후 혈관을 통해 림프절(2차림프기관)로 이동한다.
• 말초조직의 감염부위-림프절-림프관-작동 T 순으로 순환한다.

1. 림프절에서 항원을 만나지 못하면 수출림프관을 통해 다른 림프절로 이동한다.
2. 항원을 만나면 혈액 → 림프절(2차림프기관)→ 항원결합 후 작동 T로 순환한다
3. 항원 만날 때까지 계속 이차 림프기관 순환한다. (작동, 기억 T림프구도 계속 이동)

B 림프구

• 혈관을 통해 림프절로 들어온 B림프구는 항원을 만나지 못하면 다른 림프절로 이동하며 순환한다.
• 만약 림프절에서 항원을 만나면 활성화되어 작동B림프구, 기억B림프구가 된다.

비장(spleen)

• 복부기관으로, 혈액 내 항원을 수집하여 혈액 내 항원에 대한 면역반응이 일어나는 장소이다.
• 가지세포와 큰포식세포는 혈액을 통해 들어온 항원을 포획한다.
• T림프구 및 항원제시세포는 혈관(작은 동맥)주변에, B 림프구는 소포 안에 있다.
• 비장 바깥쪽에 B림프가 모여 있는 곳이 있고, 혈관이 많아 붉은색을 띤다.
• 세포들은 항원을 만나지 못할 경우 여러 이차림프기관을 계속 순환함

피부 면역계

• 상피세포 또는 상피세포 하방에 면역반응에 관여하는 림프구 및 항원제시세포가 존재한다.
• Langerhans 세포: 상피세포층에 존재하는 항원제시세포로, 상피에서 그물을 형성하고 있다.
• 미생물을 포식한 후 주변의 림프절로 가지고 가서 림프구에게 항원을 제시해 림프구를 활성화시킨다.

1. 액 또는 결체조직(결합조직)에 존재하는 항원은 혼자 또는 항원제시세포에 포획됨 -> 림프관을 통해 주변의 림프절로 이동림프절의 숫 T, B림프구를 활성화 시킴
2. 혈류내 존재하는 항원은 비장에 있는 항원제시세포에 포획된 후비장에 있는 림프구를 활성화시킴

적응면역반응 분류

다양한 종류의 면역반응이 존재한다.

면역반응에 따른 분류

1. 체액면역 (humoral immunity)

• 항체가 관여하며 B림프구가 분화한 plasma cell(작동 B림프구)에서 생성된 항체에 의해서 매개된다.
• 세포 밖 미생물에 대한 방어를 담당한다.
• 항체가 혈관을 포함한 체액에 존재하기 때문에 체액면역이라고 불린다.

2. 세포매개면역 (cell-mediated immunity)

• 면역세포 관여하며 T림프구 기능에 의존한다.
  • 세포독성 T림프구(T): 세포 안 미생물에 대한 방어를 담당하며, 감염세포 및 암세포를 죽인다.
  • 보조 T림프구(TH): cytokine을 생성하여 포식세포(호중구, 큰포식세포)를 활성화시켜 면역반응을 일으킨다.

면역반응 관련

• 세포 매개 면역반응은 항체가 관여하지 않고 세포 자체가 관여한다.
• 우리 몸에 비정상 세포(암세포, 미생물감염세포)가 있을 시 세포독성 T 림프구가 인지해 세포 사멸 유도한다.
• TH가 cytokine을 생성하여 호중구, macrophage를 활성화시켜 세포 밖과 안의 미생물을 죽인다.

동일한 항원 재접촉 여부에 따른 분류

1. 일차 면역반응 (primary immune response)

• 수 림프구가 항원과 처음 접촉 시 일어나는 반응이다.
• IgM 이 주된 항체로 생성된다. (1주~3주일)

2. 이차 면역반응 (secondary immune response)

• 기억(메모리) B 림프구가 동일한 항원과 재접촉 시 일어나는 반응 (2~7일)
• 더 빠르고, 더 많은 항체가 형성된다.
• 친화력 (Affinity) 이 더 높고 항원을 더 잘 제거한다.

항원 접촉 여부에 따른 분류

1. 능동 면역 (active immunity)

• 직접 감염 또는 예방접종을 통해 유도, 기억림프구 형성
• 효과가 나타나는데 시간이 걸린다.

2. 수동 면역 (passive immunity)

• 외부에서 항체 또는 작동림프구를 투여받음, 기억림프구 없음
• 효과가 즉시 나타난다.

핵심 내용

• 능동면역은 항원과 직접 접촉했기 때문에 5-10일이 지나면 림프구들이 활성화된다.
• 수동면역은 항체, 작동림프구를 투여받았기 때문에 몸에 항체가 존재한다.
• 능동면역과 수동면역을 구분하고 각각의 장단점을 암기해야 한다.
• 항원을 투여해 몸에서 항원을 만들게 하는 기작이 능동면역 - 외부 항체 투여가 수동면역