이 글은 감염되었을 때 면역반응이 일어나는 과정 이란 포스팅의 일부를 자세히 설명하기 위한 글입니다.

탐식작용이 일어나기 위해서는 세포막에서 여러가지 센서가 미생물(그림에서 빨간 점)을 인식하고 이것을 세포내이입(endocytosis)를 통해서 세포안으로 이동시킵니다. 이때 세포질 성분과 세포안의 엔도좀은 이중막으로 인하여 서로 분리되어 있습니다. 이 상태에서 소화효소가 있는 라이소좀이 엔도좀과 융합해서 두 물질이 섞이고 결국 미생물이 분해되는데 이 과정에서 완전히 분해되지는 않고 일부는 조각난 형태로 남습니다. 이때 이것이 만약 MHC II 단백질에 결합할 수 있으면 결합한 상태로 세포막에 존재하게 됩니다.

탐식작용의 중요성

모든 면역반응의 중심

탐식작용은 거의 모든 면역의 가장 핵심 작용입니다. 이 탐식작용을 통해서 최종적으로 제거됩니다. 예를 들어 보체면역이나, 항체면역 그리고 T세포 면역이 탐식작용과 직접 관련이 없어 보이지만 실제로는 이러한 반응은 모두 탐식작용을 도와주는 작용일 뿐입니다. 그러므로 탐식작용에 대한 새로운 이해가 여러분의 면역에 대한 이해를 높이는 가장 중요한 출발점입니다.

세포막에서는 신호전달 (예 TLR4)

탐식작용과 패턴인식수용체의 신호전달은 같은 수용체에 의해서 일어나지는 않는 경우가 많습니다. 예를 들어 TLR4는 TLR4-MD2-CD14의 complex 인데, TLR4 자체는 탐식작용을 잘 일으키는 수용체로 분류되지는 않습니다. 하지만 CD14은 탐식작용을 잘 일으키는 수용체로 분류됩니다.

탐식작용과 염증신호전달이 서로 연결되어 있음에도 불구하고 많은 자료는 이 중 한 가지만 다루는 경우가 많습니다.

세포막에서의 신호전달

LPS가 TLR4에 결합하면 우선 MyD88이 결합하고 그것을 바탕으로 Myddosome 이라는 것이 만들어집니다. 이것은 일종의 지연타이머라고 할 수 있습니다. 즉 내가 스위치를 켜도 바로 반응하는 것이 아니라 어느 정도 시간이 지나면 켜지거나 꺼지도록 하는 타이머라고 할 수 있습니다. 일단 이것이 만들어지면 염증성 사이이토카인을 유발하는 신호전달이 이루어지고 최종적으로는 NF-kB 신호로 이어지게 되며 이것은 핵 안으로 들어가서 염증성 사이토카인 유전자를 발현시킵니다.

엔도좀에서의 신호전달

한편 탐식작용 혹은 endocytosis가 일어날 경우나서 TLR4과 LPS가 세포막으로 둘러싸이게 되고 결국 엔도좀이 만들어져서 세포내로 이동하게 됩니다.

일단 이렇게 세포내로 이동하면 이미 병원균이 포획된 상태이므로 세포는 이것을 죽여야 하고 죽이는데 도움이 되는 신호전달이 일어나게 됩니다. 즉 라이소좀이 엔도좀과 결합해서 안에 있는 병원균을 죽이려고 합니다. 즉 TLR4의 경우에는 이 단계에서는 인터페론 베타를 분비하는 신호전달 경로로 이어지게 됩니다.

TLR4의 신호전달이 세포막과 엔도좀에서 분리되어 있는 것의 장점

여기서 중요한 것은 TLR4는 세포막에 있을 때와 엔도좀 내부에 있을 때 신호전달이 경로가 다른데, 이렇게 서로 다른 경로를 가지고 있는 것은 TLR4 뿐입니다. 그리고 이것은 생각보다 매우 효율적인 시스템입니다.

이것은 세포막에 염증유발을 유발할 수 있는 LPS가 존재한다는 것은 탐식작용으로 모두 제거하지 못했기 때문에 이것을 제거하기 위해서는 다른 면역세포의 도움이 필요합니다. 그렇기 때문에 염증 신호를 이용해서 다른 면역세포가 몰려오도록 해야 합니다.

하지만 endocytosis가 일어나게 되면 염증유발물질이 제거된 것이나 마찬가지라서 염증을 유발할 필요가 없고, 오히려 바이러스를 제거하는 인터페론이 더욱 중요합니다.

이 처럼 신호 전달이 2단계로 구분되는 것은 TLR1~TLR11 중에서는 TLR4 뿐이며, TLR4는 필요한 만큼만의 염증을 발현시키기 때문에 오히려 안전할 수 있습니다.