단핵구

3. 생성 과정

단핵구는 골수에서 조혈모세포로부터 분화된 전구세포인 단핵모구(monoblast)로부터 생성된다.^[5]

4. 종류

단핵구 아형에 대한 최초의 명확한 설명은 유세포 분석법을 통해 1980년대 후반에 이루어졌으며, 이때 CD16 양성 단핵구 집단이 기술되었다.^[6][7] 오늘날 인간의 혈액에는 최소 세 가지 유형의 단핵구가 존재하는 것으로 알려져 있다:^[8][39]

# 고전적 단핵구(Classical monocyte): CD14 세포 표면 수용체를 높은 수준으로 발현하는 것이 특징이다 (CD14⁺⁺ CD16⁻ 단핵구).

# 비고전적 단핵구(Non-classical monocyte): CD14를 낮은 수준으로 발현하며, CD16 수용체를 추가적으로 함께 발현한다 (CD14⁺CD16⁺⁺ 단핵구).^[9][40]

# 중간 단핵구(Intermediate monocyte): CD14를 높은 수준으로 발현하고, CD16을 낮은 수준으로 발현한다 (CD14⁺⁺CD16⁺ 단핵구).

인간의 경우, CD14 발현 수준을 사용하여 비고전적 단핵구와 중간 단핵구를 구별할 수 있지만, slan(6-Sulfo LacNAc) 세포 표면 마커가 두 세포 유형을 명확하게 분리하는 데 더 효과적인 것으로 나타났다.^[10][11]

Ghattas 등의 연구진은 중간 단핵구 집단이 단순히 발달 단계에 있는 것이 아니라, 고유한 단핵구 아집단일 가능성이 있다고 주장한다. 그 근거로 수리 과정과 관련된 표면 수용체(예: 혈관 내피 성장 인자 수용체 타입 1 및 2, CXCR4, Tie-2)를 비교적 높게 발현하며, 이 아집단이 골수에서 특별히 풍부하다는 증거를 제시했다.^[12]

생쥐의 경우, 단핵구는 두 개의 하위 집단으로 나눌 수 있다.

• 염증성 단핵구(Inflammatory monocytes): CX3CR1^low, CCR2^pos, Ly6C^high, PD-L1^neg 표현형을 가지며, 인간의 고전적 CD14⁺⁺ CD16⁻ 단핵구와 유사하다.
• 거주성 단핵구(Patrolling monocytes): CX3CR1^high, CCR2^neg, Ly6C^low, PD-L1^pos 표현형을 가지며, 인간의 비고전적 CD14⁺ CD16⁺ 단핵구와 유사하다. 거주성 단핵구는 정상 상태 및 염증 상태에서 혈관 내피 벽을 따라 순찰하는 능력을 가지고 있다.^{[13][14][15][16]}

5. 기능

단핵구는 면역계에서 다양한 역할을 수행한다. 평상시에는 조직에 상주하는 대식세포의 수를 유지하고 부족하면 보충하며,^[44][37] 조직 감염 부위에서 염증 신호가 발생하면 약 8~12시간 내에 해당 부위로 이동한다.^[44][37] 이동 후에는 면역 반응에 중요한 역할을 하는 대식세포나 수지상 세포로 분화한다.^[44][37] 성인의 경우 단핵구 절반은 비장에 저장되어 있다가 필요시 동원된다.^[45][38] 단핵구는 조혈 줄기 세포에서 유래한 단모세포 전구체로부터 골수에서 생성되며, 혈류에서 약 1~3일 정도 순환한 다음 일반적으로 신체 조직으로 이동하여 분화한다.^[46] 단핵구는 혈액에서 가장 큰 세포 유형 중 하나이다.^[46]

• 탐식 작용: 미생물이나 외부 입자를 세포 안으로 삼켜 소화하고 파괴하는 과정이다. 단핵구는 병원체를 표지하는 항체나 보체계 단백질(옵소닌)을 인식하여 탐식하거나, 병원체 표면의 특정 패턴을 직접 인식하는 패턴 인식 수용체를 통해 결합하여 탐식할 수 있다. 또한, 항체의존성 세포독성 메커니즘을 통해 감염된 우리 몸의 세포를 직접 죽이기도 한다. 이물질을 삼킨 세포 내에는 액포(vacuole)가 관찰될 수 있다.
• 항원 제시: 탐식 작용 후 소화된 병원체의 조각(항원)을 자신의 세포 표면에 제시하는 기능이다. 이 조각은 MHC 분자와 결합하여 표면에 나타나며, 이를 T 림프구가 인식하여 특정 병원체에 대한 면역 반응을 활성화시킨다.
• 사이토카인 생성: 단핵구는 다양한 미생물 성분에 의해 직접 활성화될 수 있다. 활성화되면 TNF, IL-1, IL-12와 같은 염증성 사이토카인을 분비하여 면역 반응을 유도하고, 시간이 지나면 항염증성 사이토카인도 생성하여 면역 반응을 조절한다.

단핵구는 기계적으로 활성이 있는 세포이며,^[17] 혈류를 따라 이동하며 내피를 따라 천천히 움직이면서 병원체를 감시하는 '순찰' 행동을 보이기도 한다.^[22] 이러한 단핵구의 이동(주화성)과 기능은 케모카인(예: 단핵구 주화성 단백질-1, 단핵구 주화성 단백질-3), 아라키돈산 대사 산물인 류코트리엔 B4와 5-HETE, 그리고 박테리아가 만드는 N-포르밀메티오닌 류실-페닐알라닌 같은 특정 펩타이드 등 다양한 신호 물질에 의해 조절된다.^[24] 특히, 활성화된 단핵구에서 발현되는 PD-1 단백질은 면역 반응을 억제하는 신호를 전달하여, CD4 Th1 세포의 기능을 억제하고 CD4 Th2 세포 반응을 유도하는 역할을 할 수 있다.^[23]

6. 분화

혈류를 순환하던 단핵구는 약 1~3일 후^[46] 일반적으로 신체 조직으로 이동하여 대식세포나 수지상 세포로 분화한다.^[46] 이렇게 이동한 단핵구는 기존에 조직에 상주하던 대식세포 집단을 보충하는 역할을 할 수 있다.^[18]

조직에서 분화된 대식세포는 높은 항균 능력과 탐식작용을 통해 이물질로부터 조직을 보호하는 중요한 역할을 수행한다.^[18] 대식세포는 크고 매끄러운 핵, 넓은 세포질, 그리고 이물질 처리를 위한 많은 내부 소포를 가진다.^[18] 일부 대식세포는 단핵구에서 유래하지만, 상당수는 난황낭이나 태아 간에서 출생 전에 이미 형성되기도 한다.^[18]

한편, ''시험관 내''(in vitro) 환경에서는 특정 사이토카인인 과립구 대식세포 집락 자극 인자(GM-CSF)와 인터루킨 4(IL-4)를 첨가하면 단핵구가 수지상 세포로 분화하도록 유도할 수 있다.^[19] 그러나 이렇게 만들어진 세포는 전사체 수준에서 여전히 단핵구의 특징을 유지하고 있어, 진정한 의미의 수지상 세포와는 차이가 있다.^[20]

7. 임상적 의의

단핵구 수는 전혈구 계산의 일부로 측정되며, 모든 백혈구 중 단핵구의 비율 또는 절대 수치로 표시된다. 이 수치는 질병 진단에 유용하게 사용될 수 있으나, 정확한 진단을 위해서는 단핵구의 아집단을 분석하는 것이 중요하다.

단핵구는 코로나19 환자의 중증도 및 질병 진행에 영향을 미칠 수 있다.^[25] 또한, 말초 혈액 내 단핵구 수가 비정상적으로 증가하는 단핵구증가증은 만성 염증, 스트레스 반응, 특정 질환 등 다양한 병적 상태를 나타낼 수 있다. 반대로 단핵구 수가 비정상적으로 감소하는 단핵구감소증 역시 임상적으로 중요한 의미를 가진다.

특정 단핵구 아형의 변화는 특정 질환과 연관되기도 한다. 예를 들어, CD14⁺CD16⁺⁺ 단핵구의 증가는 심각한 감염(패혈증) 상태에서 관찰될 수 있으며, CD14⁺⁺CD16⁺ 중간 단핵구의 증가는 죽상 동맥 경화증 환자의 심혈관 질환 위험 예측 인자로 활용될 수 있다.

7. 1. 단핵구증가증

참조

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