"인체 면역 시스템에서 T 세포의 감염 대응과 MHC 분자 상호작용 이해"

MHC I vs MHC II Diagram  - 출처: https://www.geeksforgeeks.org/difference-between-mhc-class-1-and-mhc-class-2-proteins/

1. 학습목표

인체 면역 시스템에서 T 세포가 세포내와 세포외 감염 미생물에 어떻게 대응하는지, 그리고 이 과정에서 MHC 분자가 어떻게 상호작용하는지에 대한 이해를 제공하는 것을 목표로 합니다.

 

2. 핵심내용

1. 인체 감염 미생물은 세포외, 세포내 병원체로 나뉘어지며, 각각 서로 다른 MHC 분자를 사용하여 T 세포 반응 유도합니다.
2. 세포독성 T 세포는 MHC class Ⅰ 분자에 의한 세포내 감염 항원을 감지하고 공격합니다.
3. 협력 T 세포는 MHC class Ⅱ 분자에 의한 세포외 병원체 항원에 반응하여 대식세포와 호중구를 활성화시키고 항체 생성을 지원합니다.

 

3. 본문내용

“두 종류의 MHC 분자가 펩티드 항원을 두 종류의 T 세포에 제시한다.”

사람과 조직에 감염되는 미생물은 주로 두 가지 유형으로 나뉩니다. 첫 번째는 대부분의 박테리아와 같이 사람의 세포 사이 공간에서 번식하는 세포외 병원체이며, 두 번째는 바이러스와 같이 세포 내에서 번식하는 세포 내 병원체입니다. 이러한 해부학적 차이에 따라 세포외 병원체 유래의 단백질은 주로 세포내에서 흡수된 소포와 리소좀에서 분해되고, 반면에 세포내 병원체 유래의 단백질은 주로 세포질에서 분해됩니다.

이 두 종류의 감염에 대한 T 세포 반응을 유도하기 위해 두 종류의 MHC 분자가 사용됩니다. MHC class Ⅰ 분자는 세포내 병원체의 항원을 제시하며, MHC class Ⅱ 분자는 세포외 병원체의 항원을 제시합니다. 세포내 병원체의 세포질내 분해로 생성된 펩티드는 주로 소포체로 운반됩니다. 여기서 MHC class Ⅰ 분자는 펩티드와 결합하여 세포 표면으로 운반됩니다. 반면에 MHC class Ⅱ 분자는 세포 표면으로 이동하기 전에 먼저 세포내에서 흡수한 소체로 이동하여 세포외 병원체의 리소좀 내 분해로 생성된 펩티드와 결합합니다.

 

두 종류의 MHC 분자에 대응하여 두 가지 유형의 T 세포가 존재합니다. 세포내 감염에 대비하는 세포독성 T 세포와 세포외 감염에 대응하는 협력 T 세포입니다. 세포독성 T 세포가 MHC class Ⅰ 분자와 상호작용하는 과정을 먼저 살펴보고, 이후에 협력 T 세포가 MHC class Ⅱ와 어떻게 작용하는지 알아보겠습니다.

 

세포독성 T 세포는 세포내 감염을 방어함으로써 감염이 건강한 세포로 퍼지는 것을 억제합니다. 감염된 세포를 탐지하려면 세포독성 T 세포의 항원 수용체가 MHC class Ⅰ 분자에 제시된 병원체 유래 펩티드를 인식해야 합니다. 세포독성 T 세포는 CD8이라 불리는 특별한 세포 표면 분자를 가지고 있어 MHC class Ⅰ 분자가 제시한 항원만을 인식합니다. CD8 분자는 T 세포 수용체가 인식하는 부위와는 다른 부위인 보존된 부위를 MHC class Ⅰ 분자에 결합합니다. 감염된 수지상 세포에 의한 초기 미경험 CD8 T 세포의 활성화와 말단에서 일어나는 성숙한 세포독성 T 세포에 의한 감염된 세포 소멸은 MHC class Ⅰ 분자, T 세포 수용체, 그리고 CD8 간의 상호작용이 필요합니다. CD8 분자는 세포독성 T 세포의 공동수용체로서 작용합니다. 반면에 협력 T 세포는 CD8을 가지고 있지 않아 MHC class Ⅰ 분자에 의해 제시된 항원에는 반응하지 않습니다.

 

협력 T 세포는 세포외 병원체에 의한 감염에 대항하기 위해 대식세포와 호중구에 작용하여 세포외 병원체의 식작용을 강화시킵니다. 이 작용은 주로 두 가지 방법으로 이루어집니다.

첫 번째로, 협력 T 세포는 대식세포와 직접적으로 상호 작용하면서 대식세포를 높은 단계의 활성화로 이끌고, 이를 통해 세포외 병원체의 식작용을 강화합니다. 두 번째로, 협력 T 세포는 B 세포가 강력한 옵소닌을 생성하여 병원체의 식작용을 돕는 항체를 생산하는 과정을 지원합니다.

미경험 협력 T 세포가 처음으로 2차 림프조직에서 활성화될 때, 이들의 T 세포 수용체는 수지상세포 표면의 MHC class Ⅱ 분자에 의해 제시되는 항원성 펩티드와 상호 작용합니다. 이 펩티드는 수지상세포가 세포외 병원체를 삼켜서 리소좀에서 분해시키는 과정에서 발생합니다. 활성화된 협력 T 세포는 이후에 B 세포 또는 대식세포와 상호 작용합니다. 이때, 협력 T 세포는 MHC class Ⅱ 분자가 제시하는 항원만을 인식하도록 CD4라는 공동수용체를 발현합니다. CD4는 MHC class Ⅱ 분자의 보존된 부위에 결합하며, 이는 세포독성 T 세포의 CD8 공동수용체와 유사한 역할을 합니다.

 

순환 중인 모든 T 세포는 CD4 또는 CD8 중 하나만을 발현합니다. 이러한 상호 배타적인 발현으로, 세포독성 CD8 T 세포는 MHC class Ⅰ 분자에 의해 제시되는 세포내 감염 항원에만 반응하며, 동시에 협력 CD4 T 세포는 MHC class Ⅱ 분자에 의해 제시되는 세포내 감염 항원에만 반응합니다.

사람의 모든 세포는 감염에 노출될 수 있기 때문에 MHC class Ⅰ 분자는 우리 몸의 거의 모든 세포에서 발현됩니다. 따라서 세포독성 T 세포는 거의 모든 세포에서 발생하는 감염에 반응하여 대부분의 감염된 세포를 공격할 수 있습니다. 반면, 협력 T 세포는 모든 세포외 감염을 대응하기 위해서는 수지상세포, 대식세포, 그리고 B 세포와만 상호작용하면 되기 때문에 MHC class Ⅱ 분자의 항사 발현은 이들 세포 유형으로 제한됩니다.

 

Difference Between MHC Class I and MHC Class II Proteins - 출처: https://www.geeksforgeeks.org/difference-between-mhc-class-1-and-mhc-class-2-proteins/

 

 

4. 정리

면역 시스템에서 세포외 병원체와 세포내 병원체에 대한 T 세포의 반응과 그에 따른 MHC 분자의 역할을 설명하고 있습니다.

세포외 병원체 (박테리아 등)에 대한 면역 반응:

• MHC class II 분자가 사용됩니다.
• 협력 T 세포가 MHC class II 분자에 의해 제시되는 항원성 펩티드를 인식합니다.
• 활성화된 협력 T 세포는 B 세포 및 대식세포와 상호 작용하여 면역 반응을 강화합니다.
• 협력 T 세포는 CD4를 발현합니다.

세포내 병원체 (바이러스 등)에 대한 면역 반응:

• MHC class I 분자가 사용됩니다.
• 세포독성 T 세포가 MHC class I 분자에 의해 제시되는 항원성 펩티드를 인식합니다.
• 세포독성 T 세포는 CD8을 발현합니다.
• CD8 및 MHC class I 분자 간의 상호 작용으로 감염된 세포를 소멸합니다.

CD4 및 CD8의 발현:

• CD4는 MHC class II 분자에 결합하여 협력 T 세포의 작용에 관여합니다.
• CD8는 MHC class I 분자에 결합하여 세포독성 T 세포의 작용에 관여합니다.
• CD4와 CD8는 상호 배타적으로 발현되어 각각 협력 T 세포 및 세포독성 T 세포에서 사용됩니다.

면역 반응의 조절:

• 세포내 감염에 대비하는 세포독성 T 세포와 세포외 감염에 대응하는 협력 T 세포의 협조를 통해 전체적인 면역 반응을 유도합니다.

이러한 면역 시스템의 조절은 감염된 세포의 종류에 따라 적절한 T 세포 유형을 활성화시켜 효과적으로 감염에 대응할 수 있도록 합니다.

 

 

 

참고문헌- 면역학 3판, 라이프사이언스