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미생물이야기 바이러스에 대한 면역반응 (Viral Immunology)
2013-08-09 09:46:48
이엠생명과학연구원

바이러스에대한 면역반응 (Viral Immunology)

 

바이러스 감염에 대한 방어는 바이러스가 숙주세포 내에서 증식한다는 점 때문에 다른 미생물에대한 면역반응과는 차이가 난다.  바이러스의 감염은 일차적으로 피부, 점막, 위산 등과 같은 자연적인 장애물에 의하여 차단되어 있다 (자연면역).  일단 이러한 자연적인 장매물을 통과하여 바이러스가 침투하게되면, 항체 생산이 유도되어 바이러스의 감염을 막거나 (체액성면역반응, humoral immunity), 바이러스를 잡아먹는 세포들의 활성화되어 감염된 세포를 죽임으로서 (세포매개성 면역반응, cellular immunity), 바이러스의 감염이 조절될 수 있다 (획득면역, 그림1).

 

 

바이러스에 대한 면역반응도 바이러스가 가지고 있는 어떤 물질을 항원으로 인식하기 때문에 유도된다. 바이러스의 항원은 바이러스가 가지고 있는 단백질이며, 이들 단백질들은 바이러스 입자의 표면이나 내부에도 존재하며, 특히, 바이러스의 캡시드나 엔빌롭에 존재하는 표면단백질이 주요한 항원으로 작용하여 면역반응을 받게된다. 바이러스 감염의 경우 바이러스 항원은 물론 바이러스 입장에 있지만, 감염된 세포내부나 세포표면에도 바이러스 항원이 존재할 수 있다.  그러므로 면역체계는 바이러스에 감염된 세포를 잘못된 세포로 인식할 수 있으며, 결과적으로 감염된 세포도 면역반응을 받게되며, 숙주세포와 함께 바이러스를 동시에 제거할 수 있는 것이다.

 

 

1) 바이러스에 대한 자연 면역반응

 자연면역반응이란 미생물이 침투하지 않아도 언제나 활성을 유지하고 있는 면역체계로서, 미생물이 침투하였을 때 일차적으로 그들과 반응하여 미생물을 제거하는 역할을 하는 면역체계를 말한다.  일반적으로 자연면역반응은 침입하는 미생물의 종류에 상관없이 언제나 즉시 반응할 수 있어서 바이러스가 숙주세포에서 많이 증식하기 전에 제거할 수 있는 일차적인 방어체계로 작용한다.  이러한 면역반응의 대표적인 예로는 피부나 위산, 점막조직 등과 같은 방어체계를 들 수 있으며, 이들은 미생물이 들어오건 말건 언제나 존재하며 그 작용을 나타낸다.  물론 바이러스도 우리몸에 들어와 증식하기 위하여는 이러한 방어체계를 통과하여야한다.  피부의 경우는 바이러스가 함부로 뚫고 들어올 수 있는 방어체계가 아니기 때문에 많은 종류의 바이러스들은 피부의 상처, 주사기나 모기 등의 매개체를 이용하여 피부로 침입한다.  위산의 경우도 바이러스의 단백질들은 손상을 받을 수 있기 때문에 많은 종류의 바이러스들이 먹는 음식을 통하여 침입하지는 못한다.

바이러스에대한 자연면역에는 이러한 요소들이외에도, 특별한 면역단백질이나 세포가 관여한다.  이들 단백질이나 세포들은 바이러스 감염에 대하여 작용하기는 하지만, 바이러스를 서로 서로 구분하지 않고 다양한 종류의 바이러스에 대하여 작용을 나타이러한 기능을 가진 단백질 중에는 우선 인터페론 (interferon)을 들 수 있다.  바이러스에 감염된 세포는 interferon이라는 단백질을 생산하는 데, 이 단백질과 반응한 세포는 항바이러스 상태가 유도되어 감염된 바이러스의 증식이 억제된다.  interferon은 세포에 작용하여 바이러스 단백질의 번역을 억제하게되며, 결과적으로 바이러스 단백질이 합성되는 것을 방해하는 것으로 알려져 있다.  한번 만들어진 interferon은 자신을 생성하게 만든 바이러스의 종류에 상관없이 작용하여 다양한 종류의 바이러스의 감염을 막을 수 있다.  interferon은 또한 바이러스에 감염된 세포를 죽이는 자연살해세포 (NK cell)을 활성화시켜 바이러스에 감염된 세포가 NK  cell에 의하여 파괴되도록 유도할 수도 있다. 자연 살해 세포 (natural killer cells)는 자연면역반응을 매개하는 중요한 백혈구로서, 정상적인 세포는 죽이지 않으나 항원을 가지고 있는 세포를 죽이는 세포이다.  특히 이 세포는 바이러스에 감염된 세포를 잘 죽이므로 바이러스를 완전히 제거하는 데 매우 중요하다.

 

 

 

2) 바이러스에 대한 획득 면역반응

획득면역반응은 미생물이 침투하여야 그 활성이 유도되어 얻어지는 (획득) 면역반응을 말한다.   이 면역반응은 유도되는 반응이므로 바이러스가 침입하여도 바로 그 활성을 나타내지 못하기 때문에, 바이러스를 제거하는 데 시간을 필요로 한다.  그러므로 획득면역반응만 가지고 자연면역반응이 없다면 바이러스를 효과적으로 제거하기 어려울 수도 있다. 그러나, 획득면역반응은 면역반응이 그 반응을 유도하게 만든 바이러스에 대하여만 나타나므로 보다 전문적이고 효율적인 방어체계이다 (반응 특이성).  또한, 획득면역반응은 침입한 바이러스의 종류를 기억할 수 있기 때문에, 다음에 같은 바이러스가 침입하게되면 그 반응성이 매우 강해져서 보다 쉽게 바이러스를 제거할 수 있다.   이러한 획득면역반응의 기억능력 때문에 바이러스에 대한 예방 접종이 가능한 것이다.

 

 

바이러스에대한 획득면역반응의 대표적인 예로서는 항체를 들을 수 있다.  항체는 혈액이나 조직액에 녹아있는 단백질로서 바이러스와 결합하여 바이러스의 감염을 막아주거나 바이러스가 제거되도록 만드는 단백질이다.   바이러스의 수용체에 대한 항체는 바이러스와 결합하여 바이러스의 숙주세포 감염을 막을수 있는 데 (감염의 중화, neutralization of infection), 이러한 기능을 가진 항체를 중화항체 (neutralizing antibody)라고 부른다.  이외에도 항체는 식균작용을 유도하거나 보체의 활성화자연살해세포의 활성화를 유도하여 바이러스나 바이러스에 감염된 세포를 파괴하는 반응을 유도할 수 있다.  

항체가 바이러스와 결합하여 바이러스의 작용을 막아주기는 하지만, 숙주세포내부로 까지 항체가 들어갈 수가 없기 때문에 숙주세포 속에 숨어있는 바이러스를 제거하기 위해서는 감염된 세포를 직접적으로 파괴하는 면역반응이 필요하다.  일반적으로 바이러스에 감염된 세포는 세포 표면에 바이러스의 항원을 MHC (주조직적합복합체 단백질)와 함께 제시하게되는데, 이와같이 제시된 항원은 세포독성 T cell (CTL)이라는 백혈구에 의하여 인식되어 살해당하게 된다.  이러한 종류의 면역반응을 세포매개성면역반응 (cell mediated immunity)이라고 부르며, 이 반응결과 특정한 바이러스를 가지고 있는 세포들이 파괴됨으로서 그 속에서 증식 중인 바이러스들도 제거되게 된다.

 

3) 바이러스에 대한 면역반응과 바이러스 질병의 발생

면역반응은 원칙적으로 외부에서 침입한 미생물을 제거하는 것이 목적이다.  그러나 면역반응 결과 얻어진 항체나 세포독성 T cell들은 숙주세포에 손상을 끼칠 수 있게되며, 그러한 활동이 결과적으로 바이러스 감염에 의한 질병의 발생과 연관될 수 있다.  특히 바이러스는 세균처럼 독소를 가지고 다니는 생명체가 아니기 때문에 바이러스이 단백질이 직접적으로 숙주에 해가되는 경우는 드문 편이다.  그러나 바이러스가 증식하게 되면 결과적으로 감염된 숙주세포의 기능이 저하되거나 숙주세포가 죽게되어, 그러한 세포들의 기능이 약해져서 감염증세가 나타나는 경우가 있다.  또한 종종 바이러스 감염증은 바이러스가 직접 유도하기 보다는 바이러스에 대한 숙주의 반응 결과 나타나는 경우가 많다.  이러한 대표적인 예로서 바이러스 감염시 나타나는 염증성 질환을 들을 수 있으며, 많은 종류의 바이러스 감염이 뇌염, 간염 등의 증세를 유도하는 것을 볼 수 있다.  바이러스의 항원에 대하여 면역반응이 일어나면 항체나 T cell과 같은 면역기능들이 활성화되는 데, 이들은 원칙적으로 바이러스 항원하고만 반응하기 때문에 숙주에 피해를 주지 말아야한다.  그러나 종종 바이러스 항원의 일부가 숙주세포의 단백질의 일부가 서로 유사한 경우가 있을 수 있는 데 (분자적 흉내, molecular mimicry), 그렇게되면 바이러스 항원에 대하여 유도된 항체나 T cell 등이 항원을 가지고 있지 않은 숙주세포하고도 반응할 수 있게된다.  이렇게되면 바이러스감염에 의하여 자신의 조직에 대한 면역반응이 나타나게되며, 이는 자가면역성 질환의 유도로 이어지기도 한다.




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