면역계의 주된 세포 T 림프구

세포매개면역세포(T림프구)

세포매개면역세포인 T 림프구는 세포 내 미생물 항원을 인식하여 이 미생물을 파괴하도록 큰 포식세포를 돕거나 혹은 감염세포를 직접 죽입니다. T 세포는 항체분자를 생산하지 않습니다. 항원수용체는 막단백질로써 항체와 구조적으로 연관이 있지만 항체분자와는 다릅니다. T 림프구는 항원에 대한 제한된 특이성을 갖고 있으므로 이들은 다른 세포의 표면에 발현된 주조직적합복합체(major histocompatibility complex: MHC)라 부르는 숙주단백질과 결합된 외래단백질유래-펩티드를 인식합니다. 그 결과, T 세포들은 수용성 항원에 대해서가 아닌 세포표면결합 항원을 인식하고 이에 반응합니다.

T림프구의 구별

T 림프구는 기능적으로 구별되는 집단으로 구성되는데, 가장 잘 알려진 것이 도움(helper) T 세포와 세포용해성(cytolytic) 혹은 세포독성 T 림프구(cytotoxic T lymphocytes: CTL)입니다. 항원자극에 반응하여 도움 T 세포는 사이토카인(cytokine)이라는 단백질을 분비하는데 이들은 선천면역과 적응면역에 여러 세포반응들에 관여하며, 따라서 면역계의 '전령분자(messenger molecule)'로서 기능합니다. 도움 T 세포에 의해 분비되는 사이토카인은  T 세포 자신의 증식과 분화를 자극하며 B 세포, 큰 포식세포, 그리고 기타 백형구들을 활성화시킵니다. CTL은 바이러스 그리고 기타 다른 세포 내 미생물과 같은 외래항원을 생성하는 세포들을 죽입니다. 일부 T 세포는 조절 T 림프구(regulatory T lymphocyte)라 부르는데, 이는 주로 면역반응을 억제하는 기능을 갖습니다.

적응면역반응이 시작되고 발달되려면 항원이 포획되어 특정 림프구에 제시되어야 합니다. 이러한 역할을 하는 세포를 항원제시세포(antigen-presenting cell: APC)라 부릅니다. 가장 고도로 전문화된 APC는 수지상세포(dendritic cell)인데, 이들은 외부 환경으로부터 침입한 미생물항원을 포획하여 이들 항원을 림프기관으로 운반하고, 그리고 미감작 T 림프구에 그 항원을 제시하여 면역반응이 일어나도록 합니다.

항원에 의한 림프구의 활성은 항원의 제거기능을 갖는 수많은 기전이 생겨나도록 합니다. 항원의 제거는 때로 면역반응의 최종 효과를 매개하기 때문에 작동세포(effector cells)라고 부르는 세포들의 참여를 필요로 하는데, 이들이 미생물을 제거하게 됩니다. 활성화된 T림프구, 단핵포식세포, 그리고 기타 백혈구들이 각기 다른 면역반응에서 작동세포로 작용합니다.

림프구과 APC는 해부학적으로 구별되는 림프기관 속에 집중되는데, 이곳에서 이들은 면역반응이 일어날 수 있도록 상호작용을 합니다. 림프구는 또한 혈액 안에도 존재하는데, 이들은 혈액으로부터 림프조직으로 재순환하며 그리고 항원에 노출된 말초 부위로 귀소 하여 항원을 제거하게 됩니다.

T 림프구의 활성화

T 세포 활성의 목적은 어떤 항원에 대하여 미리 정해진 수용체를 가지고 있는 미감작림프구의 작은 집단에서 그 항원을 제거할 수 있는 많은 수의 기능적 작동세포를 생성하고 항원에 다시 들어올 경우, 항원에 빠르게 반응하도록 오랫동안 남아 이는 기억세포의 집단을 생성하는 것입니다. 모든 적응면역반응에서와 같이 T 세포의 기본적인 특성은 이것이 반응을 유발시키는 항원에 대하여 매우 특이적이라는 것입니다. 미감작 T 세포의 초기 활성화 및 T 세포 매개 적응면역반응의 작동단계는 T 세포의 항원 수용체에 의해서 항원이 인식됨으로써 개시됩니다. 

미감작 T 림프구의 초기 활성화는 이 세포가 정상적으로 순환하고 성숙된 수지상세포에 의해서 제시된 항원을 만나는 이차림프기관에서 주로 발생합니다. 면역계는 필요할 때만 즉, 면역계가 항원을 만날 때에 항원을 제거하는 기능을 수행하도록 설계되어 있습니다. 항원을 만나기 전에 다양한 특이성을 가진 T 림프구들이 가슴샘에서 생성됩니다. 항원을 인식한 적이 없고 항원에 반응한 적이 없는 휴지기 상태의 미감작 T 림프구는 전신을 순환하다가 활성화되면 강력한 기능적 능력을 획득합니다. 미감작 T 림프구의 이러한 활성화는 미감작림프구와 APC가 협력할 수 있는 특성화된 림프 기관에서 발생합니다. 

상피 장벽을 통과했거나 또는 조직에서 생성된 단백질 항원은 수지상세포에 의해 포획되어 림프절로 이동될 수 있습니다. 순환계로 들어온 항원은 비장에 있는 수지상세포에 의해 포획될 수 있습니다. 만약 이런 항원이 미생물 또는 항원보강제(백신에서 볼 수 있음)에 의해 생성된다면, 결과는 선천 면역반응에 의해 수지상세포 활성화와 B7 단백질과 같은 보조 자극자가 발현됩니다. 미생물과 만나서 미생물의 항원을 세포 내부로 포획한 수지상세포는 성숙하기 시작하고 그리고 림프절의 T 세포 구역으로 이동합니다. 미감작 T 세포와 성숙 수지상세포는 이들 세포에 발현된 CCR 7 케모카인 수용체와 연관된 영역에서 분비되는 케모카인에 이끌려 이차림프기관의 T 세포 구역으로 이동합니다. 성숙 수지상세포가 T 세포 구역에 도달하며, 이들은 MHC 분자에 단백질 항원에서 유래된 펩티드를 제시하고 또한 보조 자극자를 발현합니다. 정확한 특이성을 가진 미감작 T 세포가 펩티드-MHC 복합체를 인식하고 그리고 수지상세포로부터 제공되는 부수적인 보조 자극신호를 수용한다면 이러한 미감작림프구는 활성화됩니다. 

T 세포 반응의 단계

항원 인식 및 다른 활성화 자극은 여러 반응, 즉 T 세포에서 사이토카인 분비, 항원 특이 림프구의 증식, 이것의 결과로 항원특이 클론의 수적 증가 그리고 미감작세포의 작동 및 기억림프구로의 분화를 유도합니다. 또한, T 세포 활성화 과정은 표면 분자의 특이적 변화와 관련이 있습니다. 이들 표면 분자의 대부분은 반응을 촉진하거나 제한하는 중요한 역할을 수행합니다. 여러 양성되먹임 증폭기전 때문에 클론 확장과 분화는 빠르게 진행됩니다. 예를 들어 활성화된 T 세포에서 만들어진 사이토카인은 T 세포 증식 및 작동세포로의 분화를 유도합니다. 또한, 활성화된 T 세포는 APC에게 다시 신호를 주어, 결과적으로 APC가 T 세포를 활성화시키는 능력이 보다 증가됩니다. 동시에 활성화된 T 세포에 발현된 일부 표면 분자 및 이들 세포에서 분비된 사이토카인은 반응을 안전하게 제한하는 조절 기능을 수행합니다. 

작동 T 세포는 림프 기관 또는 말초 비림프기관에서 항원을 인식하고 활성화되어 미생물을 제거할 수 있는 기능 그리고 질병 상태에서는 염증과 조직 상해에 원인이 될 수 있는 기능을 수행합니다. 미감작세포는 주로 림프 기관에서 활성화되지만, 분화된 작동세포는 어떤 조직에서도 기능을 수행할 수 있는 것 같습니다. 미감작세포에서 작동세포로의 분화 과정은 특화된 기능을 수행할 수 있는 수용력과 감염 또는 염증이 있는 어떤 부위로 이동할 수 있는 능력을 획득하는 것과 관련이 있습니다. 이 부위에서 항원의 근원 물질을 제거하는 방향으로 특성화되고 반응하기 위해, 작동세포는 다시 항원과 접합니다. CD4+ 도움세포 라인의 작동 T 세포는 분비되는 사이토카인의 특성과 수행하는 기능에 따라서 여러 아집단으로 분류됩니다. 이렇게 분화된 일부 도움 세포는 막 분자를 발현하고 사이토카인을 분비함으로써 큰 포식세포를 활성화시켜(보조하여) 큰포식세포에 포식된 미생물이 사멸됩니다. 다른 일부는 백혈구를 보충시킬 수 있는 사이토카인을 분비하여 염증을 증폭시킵니다. 또 다른 일부는 점막의 기능을 증강시킵니다. 또 다른 일부는 림프 기관에 남아서 B 세포가 항체를 분비하는 세포로 분화할 수 있도록 돕습니다. CD8+ 세포 라인의 작동세포인 CD8+ 세포독성 T 림프구(CTL)는 class I MHC-연관 항원을 제시하는 감염된 세포와 종양세포를 사멸시킵니다.

T 세포 활성에 의해서 생성되는 기억 T 세포는 장기간 생존할 수 있는 세포이며 항원에 반응하는 능력이 증강됩니다. 이들 세포는 순환하는 림프구 집단에 존재하며 점막조직, 피부 및 림프 기관에 풍부하게 존재합니다. T 세포 반응이 감소된 다음에는 반응이 있기 전에 존재했던 미감작 T 세포 수보다 살아남은 반응 클론의 기억세포가 더 많은 수로 존재합니다. 이러한 기억세포는 다시 항원과 마주치게 되면 빠르게 반응하여 항원을 제거할 수 있는 새로운 작동세포를 생성합니다. 

작동세포에 의해 항원이 제거된 다음에 T 세포 반응은 감소합니다. 이 위축(contraction) 과정은 면역계가 평형상태로 돌아가는 데 있어서 중요합니다. 이러한 현상을 항상성(homeostasis)이라 합니다. T 세포 반응의 감소는 주로 항원에 의해 활성화된 대부분의 작동 T 세포가 세포자멸사에 의해 사명되기 때문에 발생합니다. 이 현상에 대한 한 가지 이유는 항원이 제거되면서 항원과 항원에 대한 염증반응 기간 동안 생성된 보조자극자 및 사이토카인에 의해 정상적으로 제공되던 생존자극들이 림프구에 전달되지 않기 때문입니다. 추측되기로 클론의 확장에 의하여 증가된 항원특이 CD8+ T 세포의 90% 이상의 항원이 제거되면서 세포자멸사를 거치게 됩니다.