면역학적 기억
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1. 개요
면역학적 기억은 항원에 대한 1차 면역 반응 이후에 형성되며, 이후 재감염 시 항체 생산과 이펙터 T 세포 활성을 급격히 증가시켜 방어 기전을 구성한다. 면역 기억은 체액성 면역을 담당하는 항체와 기억 T 세포, B 세포로 구성되며, 수십 년 동안 지속될 수 있다. 면역 기억은 획득 면역 기억과 선천 면역 기억으로 분류된다. 획득 면역 기억은 B 세포가 형질 세포로 분화되어 항체를 생성하고, 일부는 기억 세포로 남아 감염에 빠르게 대응하는 방식이다. 선천 면역 기억은 무척추동물과 척추동물에서 관찰되며, 선천 면역 세포의 장기적인 기능적 재프로그래밍을 통해 두 번째 자극에 대한 반응 변화를 이끈다. 면역 기억의 진화는 턱이 있는 척추동물에서 시작되었으며, 반복적인 감염에 대한 효율적인 면역 반응을 가능하게 하여 진화적 이점을 제공한다.
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| 면역학적 기억 | |
|---|---|
| 면역학적 기억 | |
 | |
| 분야 | 면역학 |
| 세부 사항 | |
| 유형 | 적응성 선천성 |
| 관련 | 항원 항체 B 세포 T 세포 수지상 세포 자연 살해 세포 |
2. 면역 기억의 발달
면역 기억은 항원에 대한 1차 면역 반응 후에 발생하며, 잠재적으로 위험한 물질에 대한 이전의 초기 노출 후 각 개별적으로 생성된다. 2차 면역 반응은 1차 면역 반응과 유사하게 진행된다. 기억 B 세포는 항원을 인식하고 이펙터 T 세포에 MHC II 복합체를 제시하여 활성화되고 빠르게 증식한다. 1차 면역 반응이 끝난 후, 생성된 항체는 체액성 면역의 구성 요소로 남아 이후 감염에 대한 방어 기전을 제공한다.[30] 소수의 기억 T 세포와 B 세포는 휴지 상태로 혈액 순환에 머물며, 동일 항원과 다시 만날 때 즉시 반응한다. 기억 세포는 수명이 길어 체내에서 수십 년까지 지속될 수 있다.[31][27]
B 세포는 면역 반응에서 다량의 항체를 생성하는 형질 세포로 전환된다. 항원이 사라진 후에도 일부 형질 세포는 기억 세포로 남아 체내에 남는다. B 세포는 원래 골수에서 생성되는 조혈모세포에서 분화되지만, 분화된 기억 B 세포는 자가 분열하여 성숙한 상태의 복제체를 생성한다. 이로 인해 다른 세포와 달리 빠르게 수를 늘려 감염원에 신속하게 대응하고, 면역글로불린 G와 같은 항체를 대량으로 생성한다.[46]
기억 T 세포는 B 세포에서 유래한 기억 세포와 함께 면역학적 기억의 중요한 부분을 담당한다. 세포독성 T 세포와 보조 T 세포 모두 기억 T 세포로 남을 수 있으며, 일반 T 세포보다 분열 속도가 빨라 재침입한 감염원에 신속하게 대응한다.[48]
수두, 홍역 등 일부 질병에 대한 면역은 평생 지속되지만,[32][33][34] 많은 질병에 대한 면역은 시간이 지나면서 사라진다. 뎅기열과 같은 일부 질병에 대한 면역 반응은 역설적으로 다음 감염을 악화시킨다(항체의존성 감염증강).[35]
2019년 현재, 연구자들은 일부 백신이 평생 면역을 생성하는 이유를 밝히기 위해 노력하고 있으며, 다른 백신의 효과는 30년 미만(볼거리의 경우) 또는 6개월 미만(H3N2 인플루엔자의 경우)으로 떨어진다는 것을 밝혀내고 있다.[36]
2. 1. 면역 기억의 종류
면역학적 기억은 크게 획득 면역 기억과 선천 면역 기억으로 나눌 수 있다. 획득 면역 기억은 B 세포와 T 세포에 의해 매개되며, 항원 특이적인 반응을 보인다. 반면, 선천 면역계는 항체를 생성하는 능력은 없지만, 특정 자극에 대해 장기적인 기능적 재프로그래밍을 통해 면역 기억 특성을 나타낸다.[16] 이는 일부 무척추동물과 척추동물에서 특정 병원체와 두 번째 접촉 시 더 효율적인 면역 반응을 유도하는 것으로 관찰되었다.[3] 예를 들어, 기능적인 T 세포와 B 세포가 없는 RAG1 결핍 마우스는 이전에 훨씬 적은 양의 칸디다 알비칸스에 노출되었을 때 치사량의 칸디다 알비칸스를 투여받고도 생존할 수 있었다.[4]2. 1. 1. 획득 면역 기억
획득 면역 기억은 B 세포와 T 세포에 의해 매개되며, 항원 특이적인 반응을 보인다.B 세포는 면역 반응에서 대량으로 항체를 만들어 내는 형질 세포로 변환된다. 항원이 사라진 뒤에도 형질 세포 일부는 기억 세포가 되어 체내에 남는다. 기억 B 세포는 자가 분열하여 빠르게 수를 늘려 감염원에 신속하게 대응하고, 면역글로불린 G와 같은 항체를 대량으로 만들어낸다.[46] 감염 초기 2주 동안 기억 세포가 가장 큰 역할을 하며, 이후에는 림프계의 배중심이 B 세포의 항원 대응을 돕는다.[47]
기억 T 세포는 B 세포와 함께 면역학적 기억의 중요한 부분을 담당한다. 세포독성 T 세포와 보조 T 세포 모두 기억 T 세포로 남을 수 있으며, 일반 T 세포보다 분열 속도가 빨라 재침입한 감염원에 빠르게 대응한다.[48]
기억 B 세포는 1차 면역 반응에 관여하는 나이브 B 세포와 달리, 이미 여러 과정을 거쳤기 때문에 더 빠르게 세포 분열하고 더 높은 친화성을 가진 항체를 생성할 수 있다.[1] 2차 림프계 기관에서 기억 B 세포의 활성은 감염 후 처음 2주 동안 가장 높고, 이후 감소한다. 배 중심 반응 후 기억 형질 세포는 골수에 위치하여 항체 생산을 담당한다.[12]
면역학적 기억은 항원에 대한 1차 면역 반응 후, 잠재적 위험 물질에 처음 노출된 후 만들어진다. 2차 면역 반응은 기억 B 세포가 항원을 인식하고, MHC II 복합체를 통해 T 세포에 펩타이드를 제시하여 활성화 및 증식시킨다.[30] 1차 면역 반응이 사라진 후에는 이펙터 세포가 제거되지만, 항체와 기억 T 세포, 기억 B 세포가 남아 체액성 면역 및 세포성 면역을 구성한다. 이들은 휴지 상태로 혈액 순환에 머물다가 동일 항원 접촉 시 즉시 반응하여 제거한다. 기억 세포는 수명이 길어 수십 년 동안 지속된다.[31][27]
수두, 홍역 등은 평생 면역을 가지지만,[32][33][34] 많은 질병에 대한 면역력은 쇠퇴한다. 뎅기열과 같은 일부 질병은 면역 반응이 다음 감염을 악화시키기도 한다 (항체의존성 감염증강).[35] 평생 면역을 얻는 질환도 불현성 감염을 반복하지 않으면 중화 항체가 음성이 될 수 있다.[34]
2019년 연구자들은 백신에 따라 면역 지속 기간이 다른 이유 (예: 볼거리는 30년 미만, H3N2 인플루엔자는 6개월 미만)를 연구하고 있다.[36]
2. 1. 2. 선천 면역 기억
적응 면역계처럼 항체를 생성하는 능력이 없음에도 불구하고, 선천 면역계 또한 면역 기억 특성을 가지고 있다. 선천 면역 기억(훈련된 면역)은 외인성 또는 내인성 자극에 의해 유발되어 선천 면역 세포의 장기적인 기능적 재프로그래밍을 정의하며, 비활성화 상태로 돌아간 후 두 번째 자극에 대한 반응 변화를 이끈다.[16]일부 무척추동물과 척추동물에서 특정 병원체와의 두 번째 접촉에 대해 보다 효율적인 면역 반응을 유도하는 것이 관찰되었다.[3] 기능적인 T 세포와 B 세포가 없는 RAG1 결핍 마우스는 이전에 훨씬 적은 양의 칸디다 알비칸스에 노출되었을 때 치사량의 칸디다 알비칸스를 투여받고도 살아남을 수 있었다.[4]
선천 면역 세포가 활성화 신호를 받으면, 예를 들어 패턴 인식 수용체를 통해 PAMP를 인식하는 경우, 염증성 유전자 발현을 시작하고, 염증 반응을 시작하며, 후성 유전적 재프로그래밍을 겪는다. 두 번째 자극 후 전사 활성화가 더 빠르고 강력하게 일어난다.[17] 면역 기억은 단핵구, 대식세포, 자연 살해 세포, ILC1, ILC2, 그리고 ILC3 세포에서 보고되었다.[18][17] 동시에, 장벽 조직의 상피 줄기 세포나 섬유아세포와 같은 일부 비면역 세포는 후성 유전적 상태를 변경하고 프라이밍 자극 후에 다르게 반응한다.[19]
정상 상태에서 자극을 받지 않은 세포는 생합성 활동이 감소하고 유전자 전사가 감소하면서 염색질이 더 응축된다. 외부 PAMPs(β-글루칸, 무라밀 펩타이드) 또는 내부 DAMPs(산화된 LDL, 요산)가 PRR과 상호 작용하면 세포 반응이 시작된다. 트리거된 세포 내 신호 전달 연쇄 반응은 당 분해, 크렙스 회로, 지방산 대사와 같은 대사 경로의 상향 조절로 이어진다. 대사 활동의 증가는 세포에 사이토카인 및 케모카인과 같은 신호 분자의 생산에 필요한 에너지와 구성 요소를 제공한다.[17]
신호 전달은 후생 유전적 표지를 변경하고 염색질 접근성을 높여 전사 인자의 결합을 허용하고 염증과 관련된 유전자의 전사를 시작한다. 푸마르산과 아세틸-CoA와 같은 일부 대사 산물이 염색질 리모델링과 관련된 효소를 활성화하거나 억제할 수 있기 때문에 대사와 후생 유전적 변화 사이에는 상호 작용이 있다.[16] 자극이 중단된 후, 면역 인자를 생산할 필요가 없으며 면역 세포에서 면역 인자의 발현은 종료된다. 자극 중에 생성된 여러 후생 유전적 변형이 남아 있다. 훈련된 세포의 특징적인 후생 유전적 재배선은 면역 유전자 프로모터에 H3K4me3이 축적되고 인핸서에 H3k4me1 및 H3K27ac이 증가하는 것이다. 또한, 세포 대사는 자극 이전 상태로 돌아가지 않으며 훈련된 세포는 준비된 상태로 유지된다. 이러한 상태는 몇 주에서 몇 달 동안 지속될 수 있으며 딸 세포로 전달될 수 있다. 2차 자극은 더 빠르고 강력한 새로운 반응을 유도한다.[16][17]
3. 면역 기억의 진화
적응 면역 기억의 진화는 턱이 있는 척추동물과 턱이 없는 물고기(칠성장어)에서 나타났다.[20] 면역 기억은 유기체가 반복적인 감염에 직면했을 때 진화적 이점을 제공하며, 염증 반응의 효율 증가를 통해 병원체 제거를 가속화하고 숙주 조직 손상을 방지한다.[20]
연구 모델에 따르면 환경은 개체군 내 기억 세포의 다양성에 중요한 역할을 한다. 여러 감염의 영향을 특정 질병에 대한 것과 비교하면, 기억 세포 풀이 노출된 개별 병원체의 수에 따라 다양성을 축적한다는 증거를 제공한다. 섬과 같은 고립된 환경에 사는 개인은 기억 세포의 다양성이 낮지만, 더 강력한 면역 반응을 보인다.[10]
선천 면역과 적응 면역의 면역 기억은 후성 유전적 재프로그래밍에 의해 매개되는 더 강력한 면역 반응이 먼저 진화한 진화적 연속체를 나타낸다는 주장이 제기되었다. 반면에 항원 특이적 수용체를 통한 특이성은 일부 척추동물에서 나중에 진화했다.[21]
3. 1. 적응 면역계 발달의 진화적 메커니즘
적응 면역계의 출현은 약 5억 년 전으로 거슬러 올라가는 진화의 깊은 역사에 뿌리를 두고 있다. 연구에 따르면 두 가지 주요 사건, 즉 RAG의 기원과 두 번의 전체 게놈 중복(WGD)이 이러한 출현을 이끌었다.[22] 턱이 있는 척추동물과 턱이 없는 척추동물이 계통 발생학적으로 분기된 시대로 거슬러 올라가면, 적응 면역계(AIS)와 유사한 특징이 출현했다는 초기 기원과 증거를 찾을 수 있다. 1970년대 경 RAG 게놈을 연구하던 과학자들은 독특한 역 반복 서열 신호를 발견했다.[23]이러한 RAG 전이 인자는 AIS에 관여했을 수 있는 게놈 영역을 침입했다. 여러 연구 결과, 이러한 교란이 게놈 무결성을 유지하기 위해 재배열되도록 선택되었을 수 있으며, 이는 궁극적으로 AIS에서 RAG 다양화와 같은 메커니즘으로 이어졌음을 시사한다. 이러한 반복이 잔여 이동성 유전자 요소와 유사하기 때문에 조절 요소 유사 영역의 침입 사건이 있었다는 가설이 제기되었다.[24] 이러한 침입은 현재 모든 턱구조동물에서 볼 수 있는 B 세포 수용체(BCR) 및 T 세포 수용체(TCR) 의존적 면역의 출현에 필수적이었다고 주장된다.
최근 연구에 따르면 약 4억 5천만 년에서 5억 년 전에 척추동물 게놈은 두 번의 전체 게놈 중복을 거쳤다. 이것은 일반적으로 "2R 가설"이라고 불린다. 이러한 게놈 사건은 유전자 하위 기능화, 신기능화 또는 기능 상실로 이어졌다. 40년 전 Ohno는 전체 게놈 중복이 적응 면역 및 기억에서 볼 수 있는 다양성의 핵심이라고 제안했다.[25] 이후 연구에서는 이러한 중복 사건으로 발생한 새로운 유전자 영역이 오늘날 턱구조동물의 면역 기억을 제어하는 적응 면역계의 주요 기여자임을 보여준다. Okada의 연구는 오늘날 AIS 시스템이 WGD 사건의 잔재라는 분명한 증거를 제시한다.
4. 면역 기억의 문제점
수두, 홍역 등 일부 질병에 대한 면역은 평생 지속되지만,[32][33][34] 많은 질병에 대한 면역은 시간이 지나면서 사라진다. 뎅기열과 같이 일부 질병에 대한 면역 반응은 오히려 다음 감염을 악화시키기도 한다(항체의존적 감염증 증강).[35]
백신에 따라 면역 지속 기간이 다르다. 2019년 현재, 연구자들은 일부 백신이 평생 면역을 생성하는 반면, 다른 백신은 효과가 30년 미만(볼거리) 또는 6개월 미만(H3N2 인플루엔자)으로 짧게 지속되는 이유를 밝히기 위해 노력하고 있다.[36]
한편, 백신 미접종 아동이 홍역에 감염되면 이전에 획득한 면역 기억이 소진되어, 감염 후 수년 동안 다른 병원체에 감염될 위험이 커질 수 있다.[11]
참조
[1]
서적
Janeway's Immunology
Garland Science
2017
[2]
논문
Duration of antiviral immunity after smallpox vaccination.
2003
[3]
간행물
Innate immune memory: Implications for host responses to damage-associated molecular patterns
2016-04
[4]
간행물
Innate immune memory: An evolutionary perspective
http://dx.doi.org/10[...]
2018-04-17
[5]
논문
"Intrathymic and extrathymic clonal deletion of T cells."
1995
[6]
논문
"Cutting edge: long-term B cell memory in humans after smallpox vaccination."
2003
[7]
뉴스
"Immunology Is Where Intuition Goes to Die"
https://www.theatlan[...]
2020
[8]
뉴스
"How long do vaccines last?"
https://www.science.[...]
2019
[9]
간행물
The evolution of costly acquired immune memory
2013-06-06
[10]
간행물
Theoretical analysis of the evolution of immune memory
2010
[11]
간행물
Measles virus infection diminishes preexisting antibodies that offer protection from other pathogens
2019-11-01
[12]
논문
"Bone marrow is a major site of long-term antibody production after acute viral infection."
1995
[13]
논문
"Impairment of immunological memory in the absence of MHC despite survival of memory T cells."
2002
[14]
논문
"Two subsets of memory T lymphocytes with distinct homing potentials and effector functions."
1999
[15]
간행물
T-cell activation-induced marker assays in health and disease
2023-02-24
[16]
간행물
Defining trained immunity and its role in health and disease
2020-06
[17]
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[18]
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[19]
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2010
[23]
간행물
Origin and evolution of the adaptive immune system: Genetic events and selective pressures
2010
[24]
간행물
Origin and evolution of the adaptive immune system: Genetic events and selective pressures
2010
[25]
간행물
Origin and evolution of the adaptive immune system: Genetic events and selective pressures
2010
[26]
서적
Janeway's immunobiology
https://www.worldcat[...]
Garland Science
2017
[27]
논문
"Duration of antiviral immunity after smallpox vaccination."
2003
[28]
간행물
Innate immune memory: Implications for host responses to damage-associated molecular patterns
https://doi.org/10.1[...]
2016-04
[29]
간행물
Innate immune memory: An evolutionary perspective
https://doi.org/10.1[...]
2018-04-17
[30]
간행물
Intrathymic, extrathymic clonal deletion of T cells
https://www.scienced[...]
[31]
간행물
Cutting Edge: Long-Term B Cell Memory in Humans after Smallpox Vaccination
https://www.jimmunol[...]
American Association of Immunologists
[32]
서적
免疫生物学 原書第7版
https://www.worldcat[...]
南江堂
2010-04
[33]
간행물
成人における原発性水痘肺炎の1例
https://doi.org/10.1[...]
日本呼吸器学会
1992
[34]
간행물
麻疹ワクチン
https://doi.org/10.2[...]
日本ウイルス学会
[35]
뉴스
"Immunology Is Where Intuition Goes to Die"
https://www.theatlan[...]
2020
[36]
뉴스
How long do vaccines last?
https://www.sciencem[...]
2019
[37]
논문
The evolution of costly acquired immune memory
https://doi.org/10.1[...]
2013-06-06
[38]
논문
Theoretical analysis of the evolution of immune memory
https://doi.org/10.1[...]
2010
[39]
논문
Bone marrow is a major site of long-term antibody production after acute viral infection.
1995
[40]
논문
Impairment of immunological memory in the absence of MHC despite survival of memory T cells.
2002
[41]
논문
Two subsets of memory T lymphocytes with distinct homing potentials and effector functions.
1999
[42]
서적
Janeway's immunobiology
Garland Science
2008
[43]
논문
Duration of antiviral immunity after smallpox vaccination.
2003
[44]
논문
Intrathymic and extrathymic clonal deletion of T cells.
1995
[45]
논문
Cutting edge: long-term B cell memory in humans after smallpox vaccination.
2003
[46]
서적
Janeway's immunobiology
Garland Science
2008
[47]
논문
Bone marrow is a major site of long-term antibody production after acute viral infection.
1995
[48]
웹사이트
기억 T 세포의 형성 메커니즘
https://www.ibric.or[...]
2002-12-31
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