선천성 면역

선천 면역(자연적, 유전적, 비특이적 저항)은 항원을 중화하기 위해 비특이적 보호 요소를 사용하는 반면, 후천 면역은 엄격하게 정의된 항원으로부터 보호합니다.

비특이적 방어 인자는 계통발생학적으로 더 오래되었으며, 면역 인자보다 먼저 성숙하고 방어 적응 반응에 참여합니다. 비특이적 방어 인자는 더 발달된 면역 기전이 최종적으로 성숙될 때까지 방어의 주요 기능을 담당하는데, 이는 태아와 생후 첫 며칠 및 몇 달의 영아 모두에게 매우 중요합니다.

선천 면역은 감염 침투를 막는 해부학적 장벽, 즉 분비 기관을 갖춘 피부와 땀샘 및 피지선 분비물의 살균 성분, 기관지, 장 운동성, 요로에서 점액섬모 청소를 담당하는 점막 장벽의 존재를 포함합니다. 많은 조직 및 순환 대식세포, 자연살해세포(NK) 및 상피내 T-림프구는 비특이적 보호 효과를 나타냅니다. 혈액과 함께 순환하는 식세포는 옵소닌과 보체 인자가 존재할 때 특히 활동적입니다. 혈청의 금속 결합 단백질, 리소자임, 프로퍼딘, 인터페론, 피브로넥틴, C-반응성 단백질 및 기타 "급성기 반응물" 또한 비특이적 항감염 보호 물질로 분류될 수 있습니다.

비특이적 보호인자는 항원에 가장 먼저 반응하여 후천성(특이성) 면역 형성에 관여합니다. 이후 선천성 면역과 후천성 면역은 동시에 작용하여 서로 조화롭게 보완하고 강화합니다.

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선천면역과 리소자임(무로미다제)

세균막, 특히 그람 양성 세균막의 점액다당류를 분해(용해)하는 효소입니다. 눈물, 타액, 혈액, 호흡기 점막, 장, 그리고 여러 장기 조직에 존재합니다. 사람의 경우 백혈구(10)와 눈물(7)에 리소자임이 가장 풍부하며(체중 1kg당 그램), 타액(0.2g)과 혈장(0.2g)에는 그보다 적습니다. 리소자임은 국소 면역에 중요한 역할을 하며, 분비성 면역글로불린과 협력하여 작용합니다. 혈청 내 리소자임 농도는 출생 시 이미 높은 것으로 알려져 있으며, 이는 성인의 리소자임 농도를 훨씬 능가합니다.

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프로퍼딘

프로퍼딘은 신체의 저항력을 보장하는 중요한 요소 중 하나입니다. 프로퍼딘은 보완 반응 활성화의 대체 경로에 참여합니다. 출생 당시 프로퍼딘 함량은 낮지만, 생후 첫 주 동안 급격히 증가하여 유년기 내내 높은 수준을 유지합니다.

인터페론은 비특이적 보호에 중요한 역할을 합니다. 주요 생산 세포에 따라 여러 종류가 있습니다. 인터페론에는 I형(인터페론-α, 인터페론-β, 인터페론-ω)과 II형(인터페론-γ)의 두 그룹이 있습니다. I형 인터페론은 항바이러스 및 항종양 보호에 관여하는 "면역 전" 인터페론입니다. II형 인터페론(인터페론-γ)은 T 림프구와 B 림프구, 대식세포, 그리고 NK 세포를 활성화하는 "면역" 인터페론입니다.

이전에는 인터페론-α("백혈구" 인터페론)가 단핵 식세포에 의해 생성된다고 여겨졌습니다. 이제 DC2 유형의 림프 수지상 세포가 이 유형의 합성을 주로 담당한다는 것이 밝혀졌습니다. 인터페론-β, 또는 "섬유아세포"는 인터페론-α와 매우 유사한 단백질 구조를 형성합니다. 인터페론-γ, 또는 면역 인터페론은 구조적으로 앞의 두 인터페론과 거의 공통점이 없습니다. 인터페론-γ는 T 림프구(Th1 및 CD8+ 세포독성 림프구)와 NK 세포에서 생성됩니다. 인터페론은 매우 다양한 감염원과 유사분열원에 의해 유도될 수 있고, 유도 후 나타나는 저항성 또한 광범위한 비특이적 특성을 가지므로, 비특이적 방어 인자로 분류될 수 있습니다.

인터페론은 감염성 및 발암성 바이러스의 증식을 억제하는 특성을 가지고 있습니다. 종 특이성과 낮은 항원 활성을 가지고 있으며, 체내에서 생성되는 과정은 일반적으로 바이러스 침투 및 발열 반응의 시작과 동시에 일어납니다. 인터페론은 바이러스에 주로 감염된 세포에서 생성됩니다. 가장 활발한 인터페론 생성 세포는 백혈구입니다. 인터페론은 바이러스 증식의 세포 내 단계에서 효과를 발휘합니다. 특히, 인터페론은 바이러스 복제에 필요한 RNA 생성을 차단할 수 있는 것으로 밝혀졌습니다.

항바이러스 효과 외에도 인터페론은 세포 내 기생충(트라코마 클라미디아, 말라리아 플라스모디아, 톡소플라스마, 마이코플라스마, 리케차)에 효과가 있으며, 외독소 및 내독소에 대한 보호 효과도 있습니다. 저용량의 인터페론은 항체 형성을 촉진할 뿐만 아니라 세포 면역 연결 고리를 어느 정도 활성화합니다. 인터페론은 식세포 작용을 촉진하여 특정 면역 반응을 크게 변화시킵니다.

출생 직후 인터페론 생성 능력은 높지만, 1세 아동에서는 감소하고, 나이가 들면서 점차 증가하여 12~18세에 최대치에 도달합니다. 인터페론 생성의 연령 역학적 특성은 어린 아동이 바이러스 감염에 더 취약하고, 특히 급성 호흡기 감염과 같은 심각한 질환에 걸릴 가능성이 높은 이유 중 하나입니다.

보완 시스템

보체계는 고전적 경로, 대체 경로(프로퍼딘 하위 체계), 그리고 렉틴의 세 가지 병렬 체계로 구성됩니다. 이러한 체계들의 연쇄적 활성화는 다방향적 기능을 합니다. 활성화된 보체계 구성 요소는 비특이적 면역 보호의 독립적인 방식과 항원 특이적 항체의 작용과 병행하는 방식으로 세균 세포의 식세포작용과 용해 반응을 향상시킵니다. 이 체계는 20개의 단백질 구성 요소, 5개의 막 조절 단백질, 그리고 7개의 막 수용체로 구성됩니다. 고전적 경로의 비특이적 활성화는 C-반응성 단백질과 트립신 유사 효소의 영향으로 발생하며, 대체 경로는 내독소와 진균 항원에 의해 활성화됩니다. 렉틴 경로의 활성화는 보체계 구성 요소인 C1q와 구조가 유사한 혈액 렉틴인 마노스 결합 단백질에 의해 시작됩니다. 미생물의 마노스 표면과 혈액 렉틴의 접촉은 고전적 경로의 보체계 활성화를 통해 C3 전환효소(C4β2a)의 형성으로 이어집니다. 보체계는 임신 8주에서 15주 사이에 주요 형성 과정을 거치지만, 출생 시점에도 제대혈의 총 보체 함량은 산모 혈액의 절반에 불과합니다. 성분 C2와 C4는 대식세포에서 합성되고, C3과 C4는 간, 폐, 복막 세포에서, C1과 C5는 장에서, 그리고 C1 억제제는 간에서 합성됩니다.

보체계 단백질은 혈액 응고계, 섬유소 용해계 또는 키닌 생성계 단백질의 연쇄 반응과 거의 유사한 상호 활성화 연쇄 반응을 일으킬 수 있습니다. 고전적 활성화 경로의 주요 참여자는 시스템의 "구성요소"로, 문자 "C"로 표시되며, 대체 활성화 경로의 참여자는 "인자"라고 합니다. 마지막으로, 보체계의 조절 단백질 그룹을 구분합니다.

혈청 보체계의 구성 요소, 인자 및 조절 단백질

보체 성분	양, mg/l
고전적 경로의 구성 요소:
	70
C1q	34
C1r	31
C4	600
C2	25
사지	1200
대체 경로 요소:
프로퍼딘	25
요인 B	1
요인 D	1
막 공격 복합체:
C5	85
C6	75
C7	55
C8	55
C9	60
조절 단백질:
C1 억제제	180
인자 H	500
요인 I	34

보체의 첫 번째 구성 요소는 C1q, C1r, Cβ의 세 가지 하위 구성 요소를 포함합니다. 보체 구성 요소는 혈액에 전구체로 존재하며, 유리 항원 및 항체와 결합하지 않습니다. C1q와 응집된 면역글로불린 B 또는 M(항원 + 항체 복합체) 간의 상호작용은 보체 반응의 고전적 경로를 활성화합니다. 또 다른 보체 활성화 시스템은 프로퍼딘에 기반한 대체 경로입니다.

보체계 전체가 활성화되면 세포용해 작용이 나타납니다. 보체계 활성화의 마지막 단계에서는 보체 성분들로 구성된 막 공격 복합체가 형성됩니다. 이 막 공격 복합체는 세포막을 관통하여 직경 10nm의 채널을 형성합니다. 세포용해 성분과 함께 C3a와 C5a는 비만세포에서 히스타민을 방출하고 호중구의 화학주성을 증가시키는 아나필락신(anaphylatoxin)이며, C3c는 보체로 채워진 세포의 식세포작용을 증가시킵니다. 보체계 활성화를 위한 대체 경로는 바이러스와 변형된 적혈구를 체내에서 제거하는 데 도움을 줍니다.

보체계는 보호 기능을 하지만, 사구체신염, 전신성 홍반 루푸스, 심근염 등에서처럼 신체 자체 조직 손상을 유발할 수도 있습니다. 총 보체계 활성도는 용혈 단위로 표시됩니다. 신생아의 보체계 활성도는 낮으며, 일부 자료에 따르면 성인의 약 50% 수준입니다(C1, C2, C3, C4에 해당). 그러나 생후 첫 주에는 혈청 내 보체계 함량이 급격히 증가하며, 생후 1개월부터는 성인과 차이가 없습니다.

현재, 다양한 보체 성분의 유전적 결핍을 기반으로 하는 여러 질병이 보고되었습니다. 유전은 대부분 상염색체 열성(C1r, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C3β-억제제)이며, C1-억제제 결핍만이 상염색체 우성입니다.

C1 억제제 결핍은 임상적으로 혈관 부종으로 나타나며, 대개 통증이 없습니다. 일반적으로 피부 발적은 나타나지 않습니다. 부종이 후두에 국한된 경우, 폐색으로 인한 호흡 부전을 유발할 수 있습니다. 장(주로 소장)에서도 유사한 증상이 나타나면 환자는 통증, 구토(종종 담즙과 함께), 잦은 묽은 변을 경험합니다. C1r, C2, C4, C5 결핍 시 전신성 홍반 루푸스(SLE 증후군), 출혈성 혈관염(쇤라인-헤노흐병), 다발성 근염, 관절염의 특징적인 임상 증상이 나타납니다. C3, C6의 함량 감소는 폐렴, 패혈증, 중이염을 포함한 재발성 화농성 감염으로 나타납니다.

아래에서는 보체계의 요소, 구성 요소 또는 조절 단백질의 결핍과 관련된 다양한 질병의 위험 구조를 고려해 보겠습니다.

식세포작용과 자연면역

식세포작용 이론은 I. 메치니코프의 이름과 관련이 있습니다. 계통발생학적으로 식세포작용은 신체 방어 반응 중 가장 오래된 것 중 하나입니다. 진화 과정에서 식세포 작용은 훨씬 더 복잡하고 개선되었습니다. 식세포작용은 태아의 초기 방어 기전으로 여겨집니다. 비특이적 면역 체계는 순환하는 식세포(다형핵백혈구, 단핵구, 호산구)와 조직에 고정된 식세포(대식세포, 비장 세포, 간의 별상세망내피세포, 폐의 폐포대식세포, 림프절의 대식세포, 뇌의 미세아교세포)로 대표됩니다. 이 체계의 세포들은 태아 발달의 비교적 초기 단계인 임신 6주에서 12주 사이에 나타납니다.

미세식세포와 대식세포는 구분됩니다. 미세식세포는 호중구이고, 대식세포는 단핵구와 관련된 고정 조직이거나 순환하는 큰 단핵세포입니다. 대식세포 반응은 태아에서 다소 늦게 형성됩니다.

다형핵을 가진 백혈구는 반감기가 6~10시간에 불과합니다. 이 백혈구의 기능은 화농성 세균, 일부 진균, 그리고 면역 복합체를 포획하여 세포 내 소화하는 것입니다. 그러나 이 기능을 수행하기 위해서는 다형핵 백혈구의 이동을 조절하고 "유도"하거나 조준하는 복잡한 요소들이 필요합니다. 이 복합체에는 셀렉틴, 인테그린, 케모카인과 같은 접착 분자가 포함됩니다. 미생물을 파괴하는 실제 과정은 슈퍼옥사이드와 과산화물, 그리고 과립 가수분해 효소인 라이소자임과 골수과산화효소를 포함한 산화효소 시스템을 활성화함으로써 수행됩니다. "디펜신"이라고 불리는 짧은 펩타이드 또한 중요한 역할을 합니다. 이 분자는 29~42개의 아미노산으로 구성되어 있으며, 박테리아 세포막과 일부 진균의 세포막 무결성을 파괴하는 데 기여합니다.

태아기 동안과 말초 탯줄 혈액에서 채취한 백혈구에서도 신생아 백혈구는 식세포 작용 능력이 낮고 이동성이 낮습니다.

신생아의 식세포 흡수 능력이 충분히 발달했다면, 식세포작용의 최종 단계는 아직 완벽하지 않으며, 이후 단계(2~6개월 후)에 형성됩니다. 이는 주로 병원성 미생물에 적용됩니다. 생후 6개월 미만의 영아에서는 식세포작용의 최종 단계에 참여하는 비효소적 양이온 단백질의 함량이 낮게(1.09±0.02) 나타나며, 이후 증가(1.57±0.05)합니다. 양이온성 단백질에는 리소자임, 락토페린, 골수과산화효소 등이 포함됩니다. 생후 1개월부터 시작하여 평생 동안 식세포 작용의 비율은 약 40%로 약간 변동합니다. 폐렴구균, 클렙시엘라 뉴모니아, 헤모필루스 인플루엔자는 식세포 작용을 받지 않는 것으로 나타났으며, 이는 특히 어린 나이에 소아에서 폐렴 발생률이 높고, 증상이 더 심하며, 종종 합병증(폐 파괴)을 유발하는 것을 설명할 수 있습니다. 또한, 포도상구균과 임균은 식세포의 원형질에서 번식하는 능력을 유지하는 것으로 밝혀졌습니다. 동시에, 식세포 작용은 매우 효과적인 항감염 보호 기전입니다. 이러한 효과는 조직 및 순환 대식세포와 미세포식세포의 절대 수가 많기 때문에 결정됩니다. 골수는 하루에 최대 (1...3)x10 ^{10 개의} 호중구를 생산하며, 이들의 완전 성숙 기간은 약 2주입니다. 감염 중에는 호중구 백혈구의 생성이 크게 증가하고 성숙 기간이 감소할 수 있습니다. 또한, 감염은 골수에 축적되는 백혈구의 "모집"을 유발하는데, 이 백혈구의 수는 순환 혈액보다 10-13배 많습니다. 자극받은 호중구의 활동은 대사, 이동, 부착, 단쇄 단백질(디펜신)의 전하 방출, 산소 "폭발" 발생, 대상의 흡수, 소화 액포(식포) 형성, 그리고 분비성 탈과립 과정의 재조직으로 나타납니다. 식세포작용은 식세포 자체, 식세포작용의 대상, 그리고 옵소닌화 특성을 가진 단백질이 협력하여 참여하는 옵소닌화 효과를 증가시킵니다. 후자의 역할은 면역글로불린 G, C3, C-반응성 단백질, 그리고 "급성기"의 다른 단백질들, 즉 합토글로빈, 피브로넥틴, 산성 α-당단백질, α2-마크로글로불린에 의해 수행될 수 있습니다. 보체계의 인자 H의 옵소닌화 역할은 매우 중요합니다. 이 인자의 결핍은 신생아의 식세포 보호 효과 부족과 관련이 있습니다. 혈관 내피세포 또한 식세포작용 반응 조절에 중요한 역할을 합니다. 접착 분자는 셀렉틴, 인테그린, 케모카인과 같은 물질들이 이 과정에 대한 참여를 조절하는 역할을 합니다.

단핵구에서 유래한 장수명 조직 대식세포는 주로 인터페론-γ와 T-림프구에 의해 활성화됩니다. T-림프구는 식세포막의 CD40 교차항원과 반응하여 일산화질소 합성, CD80 및 CD86 분자의 발현, 그리고 인터루킨 12의 생성을 유도합니다. 이러한 사슬들은 특이적 세포 면역 형성 사슬에서 항원 제시에 필수적입니다. 따라서 현재 식세포작용 체계는 진화적으로 원시적인 일차 비특이적 방어 체계로만 간주될 수 없습니다.

소아는 원발성 및 이차성 식세포작용 장애를 가질 수 있습니다. 원발성 장애는 미세포식세포(호중구)와 대식세포(단핵구) 모두에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 장애는 세대를 거쳐 유전될 수 있습니다. 식세포작용 장애의 유전은 X 염색체(만성 육아종증) 또는 상염색체, 더 흔히 열성 유전과 관련이 있을 수 있으며, 혈액의 살균력 감소로 나타납니다.

일반적으로 식세포 반응 장애는 림프절 비대, 피부 및 폐 감염의 빈번한 발생, 골수염, 간비장비대 등의 형태로 나타납니다. 이 경우 어린이는 황색포도상구균, 대장균, 칸디다 알비칸스(칸디다증)로 인한 질병에 특히 취약합니다.

식세포의 형태학적 특징, 세포화학적 특징(골수과산화효소, 포도당-6-인산 탈수소효소의 활성), 그리고 기능적 특징(예: 미세포식세포와 대식세포의 이동성)의 상대적 및 절대적 수에 대한 연구는 병리학적 과정이 식세포작용 장애에 기반한다는 가정을 뒷받침할 수 있습니다. 일반적으로 후천적인 이차적 식세포작용 장애는 약물 치료, 예를 들어 세포독성 약물의 장기 사용과 같은 배경에서 발생합니다. 원발성 및 이차적 식세포작용 장애는 모두 화학주성, 부착, 대상의 세포 내 절단 장애가 주된 원인으로 정의될 수 있습니다. 유전성 또는 중증 질환이나 중독 후 후천적인 식세포작용 장애는 일부 질병의 빈도 증가와 임상 증상의 특이성을 결정할 수 있습니다.