미생물

[김동석]

Chapter14.Viruses of Animals and Plants

     *용어: animal virus의 family에는 끝에 viridae를, genus와 species끝에는 virus를 붙인다.

1.Animal virus multiplication

  1)adsorption(attachment): phage와는 달리 특별한 appendage는 없고, attachment protein또는                           spike를 포함하는 surface projection이 나와있다.

  2)viral entry

        ⅰ.enveloped virus

                α.host cell receptor에 붙은 후, host의 plasma membrane과 virion의 envelope

                   가 fusion(membrane fusion), nucleocapsid가 직접 유리되면 host의 세포질에                   서 nucleic acid가 protein coat에서 분리된다.

                β.또는 protein spike로 붙은 후, endocytosis에 의해 안으로 들어간다.

        ⅱ.naked virus: endocytosis에 의한다. 하지만, envelope가 없으므로 membrane fusion을

                       못하고 대신 vesicle을 녹여서 세포질속으로 유리된다.

  3)viral size의 관계: viral genome이 클수록 host cell enzyme의 의존도가 낮아진다.

                *가장 큰 Poxvirus는 거의 스스로 복제한대!

  4)maturation: nucleic acid와 protein coat의 최종적인 조합

        *TMV(Tobacco mosaic virus)model -capsomere가 먼저 만들어진 후, 하나씩 하나씩

                coat structure에 더해진다. self-assembly process이므로 enzyme은 필요없다.

  5)New release

        ⅰ.cell이 죽은 후, 그냥 나오는 경우: animal virus는 host cell을 용해시킬 enzyme을

                                          code하지 못한다.

        ⅱ.Budding: host cell plasma membrane에 spike가 붙고, membrane 안쪽에는

                   matrix protein coat가 생긴다. nucleocapsid가 그 부분에 싸여 나온다.

2.Animal virus와 host의 상호관계

  1)acute infection: 짧은 기간 지속되며, 오래가는 면역을 얻는다. (measles, mumps)

  2)persistent infection(chronic infection) - hepatitis B virus

        ⅰ.host cell 기능에 전혀 이상이 없는 경우.

        ⅱ.productive infection으로 virus는 빠르게 증식하고 host cell lysis가 일어나는 경우

        ⅲ.retrovirus: host cell DNA에 통합된 viral DNA가 budding되면서 host cell을 죽이지

                     않는 경우.   *{예외}HIV(AIDS)-complemetary DNA

        ⅳ.Slow viral disease:SSPE(subacute sclerosing panencephalitis)

                            -acute measles의 경우 10만명중 1명은 trigeminal nerve(삼차신경)

                             에 virus가 들어가 죽음에 이르게 된다.

  3)latent viral infection: Herpesvirus family

        -어릴 때 chickenpox(varicell,수두)를 일으켰던 varicella-zoster virus가 잠복해있다가,

         나중에 재발, Shingles(herpes zoster,대상포진)을 일으킨다

  4)tumor(neoplasm): 세포의 비정상적인 성장(transformed cell)에서 오는 팽창    *HeLa cell!

        ⅰ.원인: cell growth와 differentiation을 위한 통제가 적절하게 기능하지 않아서.

                Initiation(mutation) → promotion

        ⅱ.특징: α.정상세포는 monolayer인데, 암은 multiple layer다

                β.암세포는 표면에 단단하게 붙지 않는다.

                γ.암세포는 무한히 성장한다.  δ.susceptible한 동물에게 암을 일으킨다

        ⅲ.종류 α.DNA virus -viral nucleic acid가 plasmid로써 복제되던가, 또는

                               host chromosome의 일부분으로써 복제된다.

                β.RNA retrovirus -Reverse transcriptase가 viral RNA를 complementary DNA

                                   에 copy, host cell chromosome에 통합 → Provirus!

                        *retrovirus는 transforming gene(Oncogene)을 갖고 있으며, host cell도

                         비슷한 유전자인 Protooncogene을 갖고 있다.

        ⅳ.Human tumors

                α.DNA virus: Epstein-Barr virus(Human herpes), hepatitis B virus,

                              Human Papillomavirus

                β.Retrovirus: HTLV(Human Tcell Lymphotropic virus)-1,

                              HIV(AIDS)-pneumocystis carinii가 opportunist(기회균)

3.Plant viruses: 식물에 어떤 흠이 생기면 감염!

           불가사리 이상 진화된 것만 면역시스템이 있대, 그러니까 식물은 virus면역이 안되지.       *Viroids-virus보다 훨씬 작은 병원체(pathogen), 주로 식물을 감염시킨다(single RNA)

                예)potato spindle tuber disease!

4.Insect viruses: *Baculovirus(곤충에 매우 pathogenic하다)-유전공학에 이용

Chapter 15. Interaction between Human and Microorganisms

1.Normal flora of the human body(인체내에 정상적으로 존재하는 세균들)-Symbiosis(공생)

     -태아시절에는 갖고 있지않으나 태어나는 과정에서부터 flora의 colonization이 일어난다.

  1)Commensalism: 한쪽에서만 이익을 보는 경우.

        *Propionibacterium-skin secretion을 먹고산다. 때로 acnes(여드름)을 일으키기는 한다.

  2)Mutualism: 서로 이익을 보는 경우

        *E. coli - VitaminB&K를 합성하고 장으로부터 영양분을 얻는다

  3)Parasitism: parasite는 이익을 보지만, host는 손해

  ★Flora 상호경쟁관계:

        ①Corynebacterium diphtheriae는 Streptococci가 만든 hydrogen peroxide에 죽는다.

        ②Staphylococcus epidermidis & Propionibacterium은 피부에서 lipid를 fatty acid로

          만드는데 이것은 대부분의 bacteria에게 해롭다

  ♥Robert Koch(로베어트 코흐라고 읽는거야!)의 역사적 가설

        ①미생물은 모든 질병에 존재해야만한다

        ②미생물은 병든 host로부터 온 pure culture에서 배양되어야한다.

                -leprosy, syphilis등 예외가 발견되었음

        ③pure culture가 건강하고 민감한 host에 주입되면 똑같은 병을 발생시켜야한다.

        ④미생물은 실험적으로 감염된 host로부터 다시 얻을 수 있어야한다.

2.Pathogenesis - six step process

  1)Transmission to a susceptible host

        ⅰ.from soil - Coccidioides immitis       ⅱ.from water - Legionella pneumophila

        ⅲ.from animal-Salmonella enteritidis(10의 6승정도는 있어야 발병)

        ⅳ.from insect - Rickettsia rickettsii     

        ⅴ.from normal flora - Streptococcus. Staphylococcus

     *Shigella의 경우는 10-100마리만 있어도 이질을 일으킨대!

  2)Adherence to a target tissue:

        ⅰ.ligand라는 surfacd projection이 특이적으로 host cell receptor와 결합한다.

           ligand는 대개 glycoprotein이나 lipopolysaccharide이다.

                α.Haemophilus influenzae의 어떤 변종 - 눈만 감염(결막염,conjuctivitis)

                β.Streptococcus pyogens의 어떤 변종 - 목의 상피세포에만 감염(strep throat)

                γ.E.coli가 CFA(colonization factor antigen)을 얻으면 소장에 감염될 수 있다.

        ⅱ.Endocytosis에 의한 Entry

          -Rhinovirus, Chlamydia, Shigella, Campylobacter fetus, Salmonella, N. gonorrhoeae

        ⅲ.Toxoplasma gondii: host cell에 small pore를 뚫어서 침입

        ⅳ.Barriers to Entry

                α.Skin: dryness, acidity, toxicity, constant shedding(계속 벗겨져나감)

                β.Respiratory tract: ciliated cell

                γ.Gastrointestinal tract: 0.2%hydrochloric acid, pepsin

                δ.Vagina: Lactobacilli(질염의 방지)

                ε.Urinary tract: flushing of urine.(씻어냄)

  3)Colonization

        ⅰ.extracellular pathogen

        ⅱ.obligately(편성) intracellular pathogen-Rickettsia, Chlamydia: host내에서만

        ⅲ.facultatively(통성) intracellular pathogen-세포내에서는 더 잘 자란다

  4)Damage to the host

        ⅰ.phagocyte와의 장렬한 싸움에 쓸 특수무기들

                        *phagocyte: long-lived monocyte(조직에 들어가면 macrophage)

                                    & short-lived polymorphonuclear leukocyte(neutrophils)

                α.Streptococcus pneumoniae: phagocyte가 붙는 것을 방지하는 large capsule

                β.Staphylococcus aureus: plasma를 응고시키는 coagulase enzyme

                                         & phagocyte를 죽이는 leukocidins!(무기가 두개)

                γ.M. tuberculosis: phagosome표면을 변화시켜 lysosome과 융합방지

                δ.Yersinia pestis: phagolysosome속에서도 계속 생식함

        ⅱ.본격적으로 병을 일으키기 위한 toxins

                α.Exotoxin: Gram-positive(major), Gram-negative bacteria

                            30분간 60-100도 처리하거나 Alum, Formalin으로 처리하면 불활성.

                            (예외: food poisoning을 일으키는 Staphylococcal enterotoxin)

                        *toxoids: mild heat로 처리, vaccine으로 이용할 수 있다.

                β.Endotoxin: Polysaccharide & Lipid A(toxic)

                        ①toxoid로 전환은 안된다

                        ②septic shock를 제외하면 endotoxin은 pathogenesis에 우선적인 역할

                         을 하는 것은 아니고 일반적인 기여를 할 뿐이다.

                        ③Limulus assay: Limulus polyphemus를 이용하여 intravenous fluid의

                                         오염여부를 test 하는 것

                γ.Nonbacterial toxin: Aflatoxin(fungal toxin)-liver damage

                δ.Some bacterial products

                        ①phospholipase(Clostridium perfringens):세포막의 lecithin 파괴

                        ②collagenase(Clostridium perfringes): collagen을 파괴

                        ③hemolysin(Streptococcus pyogens): 적혈구 파괴

                        ④Staphylococcus aureus의 새로운 무기들

                            Hyaluronidase: 조직성분인 hyaluronic aicd 파괴

                            Deoxyribonuclease: DNA 파괴

                            Lipase: fat를 분해.   이렇게 해서 얘는 모두 5개의 무기를 가졌다.

  5)Exit from the host: 설사......

  6)Survive outside the host

3.Resistance to infection: 이에 맞서 싸울 Host의 방어무기들

  1)Nonspecific host defence : 비특이적 방어무기

        ⅰ.Saliva(타액): lysozyme, peroxidase, myeloperoxidase, lactoferrin,

        ⅱ.Tear : lysozyme.

        ⅲ.Nasal cavity(비강): cilia & turbulance(난류)

        ⅳ.Trachea(기도) : mucus, cilia.

        ⅴ.Skin: fatty acid, commensals

        ⅵ.Stomach: acid 

        ⅶ.Intestine: rapid pH change, commensals(대장균-facultative)

        ⅷ.Urinary tract : flushing of urine

        ⅸ.Macrophage: complement system - chemotaxis, opsonization, cell lysis

                α.Classical pathway:Antigen-antibody complex + C1,C2,C4

                β.Alternative pathway(Properdin pathway):

                     Cell wall polysaccharide + C3b, factorB, factorD

             →C3로 통합:Inflammation(chemotaxis) & Opsonization(phagocytosis촉진)

             →Cytolysis: 세포막에 구멍을 뚫어 죽인다

        ⅹ.Leukocyte

                α.Beta-lysin: Gram-positive의 세포막 공격

                β.Interferon: virus 증식억제

                        ①Oligo(A) synthase: viral RNA degradation(분해)

                        ②Protein kinase: viral protein synthesis inhibition

  2)Leukocyte(백혈구) : bone marrow(골수)의 hematopoietic stem cell(조혈간세포)로부터

                       CSF(colony-stimulating factor)의 자극을 받아 differentiation!

        ⅰ.Granulocyte(과립구)

                α.Basophil: dark purplish blue염색, histamine&serotonin분비,혈류증가,감염반응

                β.Eosinophil: red염색, allergy반응

                γ.Neutrophil: PMN(Polymorphonuclear), phagocytosis

        ⅱ.Mononuclear phagocyte(단핵세포): 조직에 들어가면 macrophage(간의 Kupffer cell)

        ⅲ.Lymphocyte: 면역반응

  3)Inflammatory reaction(감염반응)

        ⅰ.inflammatory process(감염반응절차)

             :Tissue injury → kinin & prostaglandin release

              → Blood vessel dilate & permeability to plasma↑

              → White blood cell adhere to the walls of the altered blood vessel

        ⅱ.iron metabolism: 미생물성장에 필요한 철을 대식세포들이 제거해줌.

                -철분저장형태(lactoferrin) 철분수송형태(transferrin)

        ⅲ.Fever :

                α.과정: 대식세포들이 Interleukin-1을 분비, hypothalamus에서 new setting

                β.역할: 감염반응 향상, 백혈구증식, 백혈구에 의한 식작용향상,

                        neutrophil의 chemotaxis, interferon과 antibody의 생성촉진

Chapter 16. Immunology: The specific immune response  (16,17장은 summery참조)

*A glimpse of history- Variolation(인두접종)으로부터 면역학의 태동

        ①천년전에 이미 중국에서는 smallpox를 흡입시키거나, 피부상처에 도입함으로써 mild한           증세를 일으키고 면역을 얻는 방법이 사용되었다. 1700년대에 유럽에 도입되었으나 그

          비싼 비용과 전염성 때문에 많이 사용되지 않고 있었다.

        ②1796년, 우리의 호프 Edward Jenner는 젖소의 발진성 질환인 우두(cowpox)가

          감염된 milkmaid가 smallpox에 걸리지 않는 것을 보고 cowpox를 이용한

          Variolation실험에 성공한다.

        ③나중에 Pasteur는 이를 Vaccination이라고 불렀다. (Vaccus는 cow를 의미!)

          Pasteur는 변질된 균주(attenuated strain)로 접종한 닭에게는 신선한 병원성 균주

          (virulent strain)를 접종하여도 병이 생기지 않는 다는 사실을 확인!

        ④Pfeiffer는 면역계의 작용이 고도로 특이성을 갖는다는 것을 밝혀냈다.

        ⑤1882년 Metchnikoff는 백혈구에 의한 미생물의 탐식작용(phagocytosis)을 바탕으로

           세포면역설(cellular immunity theory)을 제창했다.

        ⑥Behring과 Kitasato는 디프테리아독소로 면역시킨 동물의 혈중에 이들 독소를

           중화시키거나 파괴하는 물질이 생겨남을 발견하고 체액면역설(humoral immunity

           theory)를 제창했다.

        ⑦Bordet는 면역에는 혈액중의 2가지 인자, 즉 열에 안정하며 특이성이 있는 항체와

           열에 불안정하고 비특이적인 보체(complement)가 함께 작용하며, 결국 체액면역

           인자들이 세포면역인자에서 유래함과 세포면역인자의 작용이 체액면역인자의

           도움을 받아 수행됨을 밝혀냈다.

        ⑧1902년 Richet와 Portier는 전신적 과민반응인 Anaphylaxis를 발견하고

           면역반응이 반드시 신체방어기전으로만 작용하는 것이 아니라 질환의 원인이

           될 수도 있음을 밝혀냈다.

        ⑨현대에 와서 항체의 정확한 구조 및 다양성에 관한 이해가 이루어지고,

           주요조직적합성유전자복합체(major histocompatibility complex ; MHC) 및

           면역관용(immune tolerance), 종양면역학과 장기이식의 발전이 이루어졌다.

                  *WHO는 1979년 smallpox가 완전히 없어졌음을 선언하였다

1.Innate(natural) & Acquired Immunity

  1)Innate immunity: Inborn(genetic constitution of a species or an individual) *hog cholera!

                    이전의 노출여부는 관계없다. phagocyte 또는 lysozyme같은 보호물질!

        ⅰ.1차방어선 : 외부침입자를 종류에 관계없이 막아낸다.

                α.피부 : 땀이 증발하고 남은 염분으로 미생물에게 열악한 환경을 제공하며

                         겹겹이 쌓인 상피세포층을 갖고 있다. 피지(sebum)는 미생물의 작용

                         으로 분해되어 지방산이 됨으로써 피부를 약산성으로 유지시킨다.

                β.정상세균총(normal flora) : 피부나 상부호흡기, 위장관, 여성의 질 등에 존재

                        *광범위항생제를 장기투여하면 정상세균총의 파괴를 가져와 질병유발

                γ.보체계(complement system)

                    : 열에 불안정한 20여종의 혈청단백으로 이루어진 비특이적 방어인자

                      classical pathway와 alternative pathway에 의해 활성화되어 세균을

                      용해시키고, 식세포에 대한 주화성(chemotaxis), 식세포의 탐식작용을

                      돕는 Opsonin기능을 갖는다

                δ.눈을 깜박이고 눈물안에 lysozyme을 갖는다. 소변도 세척작용을 한다!    

  2)Acquired immunity: result of exposure!

        ⅰ.Naturally acquired active immunity: antibody&specialized lymphocyte생성. 평생간다.

        ⅱ.Naturally acquired passive immunity: 자연히 한 사람에서 다른 사람에게 antibody가

                전달되는 경우(from mother to fetus), 몇 달만 있다가 사라진다

        ⅲ.Artificially acquired active immunity: Vaccination

                -killed microorganisms, toxoids(inactivated toxins), living-attenuated organism

        ⅳ.Artificially acquired passive immunity: administration of protective antibody

                -gamma globulin or immune serum globulin for hepatitis A,  3개월유효!

     *Primary lymphoid organ: thymus(흉선), bone marrow(골수)

2.Specific Response(humoral & cell-mediated immunity) :항원이 필요한 반응!

        *Nonspecific Response: Physical barrier(skin, cilia, flushing action of urine)

                               Physiological barrier(inflammation, fever, phagocytosis)

  1)4 fundamental features

        ⅰ. phagocytic cell과 함께 작용할 두 세트의 lymphocyte가 관여한다

        ⅱ.매우 specific하다     ⅲ.memory가 있다.      ⅳ.host와 외래물질을 구분한다

  2)Antigen(Antibody generator) ∋ immunogen, 분자량10,000이상의 macromolecule

        ⅰ.immune response는 전체 antigen에 대해서가 아닌 Epitopes(Antigenic determinants)

          라는 특별한 chemical group에 대해 일어난다. 10개-20개의 amino acid sequence!

        ⅱ.분자량10,000이하짜리도 큰 단백질과 hapten-carrier complex를 형성하면 antigen이 돼

          Penicillin은 분자량350에 불과한데 때로 allergy를 일으키는 이유가 그거야.

        ⅲ.Antigenic determinants가 immune system에 의해 인지되기전에 먼저

          Antigen-processing cell(mononuclear phagocyte, tissue macrophage)에 의해 처리,

          : macrophage는 antigenic determinants를 자신의 세포막의 glycoprotein에 붙이는데,

          이는 MHC(major histocompatibility complex) 또는 인간의 경우 HLA(Human                 leukocyte antigen)이라고 불리는 유전자의 산물이다. 비로소 lymphocyte가 반응한다.

        ⅳ.antibody가 유사한 구조의 epitope에 모두 반응해버리면 Cross reactivity!

           →autoimmune disease로 발전.

        ⅴ.Superantigen: 별 쓸모가 없는 T cell을 대량으로 만들어내게 하는 항원. 대개 Toxin!

  3)다양한 백혈구 - 면역계의 구성

        ⅰ.과립구(granulocyte) 

                α.호중구(neutrophil) : PMN(polymorphonuclear neutrophil)

                        2차방어선을 이루고 있는 식세포의 하나로서 혈액중에서 전체 백혈구의

                        60-70%를 차지한다. 미생물의 침입에 가장 먼저 반응하며 수명 2-3일.

                β.호산구(eosinophil) : 알러지가 없는 정상인의 혈액백혈구의 2-5%.

                        적당한 자극에 의해 과립내용물을 방출하여 기생충 등 탐식할 수 없는

                        거대한 표적을 공격한다.

                γ.호염구(basophil) : 혈액백혈구중 0.2%미만.

                        Giemsa or Wright염색하면 진한 자청색으로 염색된다.

                        Histamine, SRS-A, ECF-A 등을 방출하여 알러지증세를 악화시키며,

                        기생충감염에 대한 면역반응에 중요한 역할을 한다

        ⅱ.무과립구(agranulocyte)

                α.단구(monocyte) : 혈중의 단구가 기관 및 조직에 들어가면 대식세포가 된다.

                        주름진 세포막, 잘 발달한 골지체, 세포질내의 많은 lysosome을 보유.

                        표면에 MFR(mannosyl-fucosyl)수용체를 갖고있어서 항체의 도움이

                        없이도 협막(capsule)이 없는 미생물과 결합하여 탐식한다. 항체나 보체

                        의 도움을 받으면 탐식작용이 1,000배 증가한다.

                        보체성분이나 IFN, IL-1, TNF같은 싸이토카인을 생산하며, TH cell이

                        생산하는 싸이토카인에 의해 도움을 받기도 한다.

                        다른 식세포와 달리 classⅡ MHC분자를 발현하여 TH cell에 항원을

                        제출함으로써 림프구로 구성된 특이적 면역체계와 식세포로 구성된

                        비특이적 면역체계의 교량역할을 수행한다.

                     　위장관의 1차방어선을 돌파한 미생물은 간으로 보내져 간의 특징적

                        대식세포인 Kupffer cell에 의해 탐식되며, 손상된 피부를 통해 혈관내

                        로 침범한 미생물은 비장 또는 신장의 대식세포에 의해서, 그리고

                        혈관이외 조직으로 침범해들어온 미생물은 림프절에 이르러 그곳의

                        대식세포에 의해 탐식된다.

                β.림프구(lymphocyte) : 전체백혈구의 20%.

                        대개 비장, 림프결절, 편도 등의 림프기관으로 이행한다.

                        항원에 의해 자극된 림프구들(memory cell)은 수명이 길다.

                     *T lymphocyte : 흉선에서 분화되며 T세포항원수용체(TCR2)를 보유한다.

                        CD4⁺ T cell(helper T cell)은 MHC classⅡ분자에 결합된 항원을 인식                        하여 활성화되며 B cell을 도와서 항체생성을 가능하게하거나 다른

                        T cell을 돕는다.

                        CD8⁺ T cell은 MHC classⅠ분자에 결합된 항원을 인식하여 세포를

                        죽여 없애는 세포용해성T cell(cytotoxic T cell)과 높아진 면역반응을

                        진정시키는 억제T cell(suppressor T cell)로 구분된다.

                                CD(cluster of differentiation)번호는 세포표면의 표지를 구별

                                하는 단클론항체들에 부여된 번호다.

                     *B lymphocyte : 각종 체액성 면역반응을 주도한다. 순환림프구의 5-15%

                        태생기에는 간에서 그 후에는 골수에서 분화된다.

                        면역글로불린(Ig)을 세포막표면에 발현하여 항원수용체로 이용한다.

                        TH cell의 도움을 받아 분화되어 형질세포(plasma cell)가 됨으로써

                        항체를 생성, 분비하게된다. MHC classⅡ분자를 발현한다.

                     *대과립성림프구 : 제3군 림프구집단, non-T, non-B cell, "null cell"

                        소림프구와는 달리 TCR이나 Ig등의 항원수용체가 없다.

                        자연살해능(natural killer activity), 항체의존성세포독성(ADCC)이 있음

                        γ-Interferon, IL-2등으로 활성화시키면 암세포살해능이 현저히 높은

                        LAK(lymphokine-activated killer cell)이 되어 항암면역요법에 사용됨.

                     　항원제공세포(Antigen presenting cell ; APC)는 항원을 분해한 후,

                        그 분해산물(peptide)을 MHC classⅡ분자에 결합시켜 TH cell에 제공함

                        으로써 항원에 특이성을 갖는 TH cell을 활성화시킨다.

                        혈관내피세포도 IFN-γ, TNF등의 싸이토카인의 영향을 받아

                        MHC classⅡ분자를 발현하며, 대식세포, B cell, Langerhans cell도

                        항원제공세포역할을 한다.

                        수지상세포(dendritic cell)가 효과적인 항원제공세포로 알려지고 있는데

                        여포수지상세포(follicular dendritic cell ; FDC)는 MHC classⅡ대신에

                        CD21이나 CD35등의 보체수용체를 활용하는 것으로 알려지고 있다.

                        흉선의 지상돌기세포(interdigitating cell ; IDC)는 흉선내에서

                        자기항원을 인식하는 과정에 중요한 역할을 수행한다.

3.Humoral immune system : B lymphocyte에 의해 antibody형성

  1)B cell: 골수의 stem cell에서 생성, 태아의 간에서 성숙.

          아직 antigen에 접촉하지 않은 채 항체분자를 갖고 있는 Precursor B cell이 처리된

          antigenic determinants와 반응하면 active secreting plasma cell이 된다.

      *Clonal selection theory(clonal expansion): 항원과 접촉한 B cell이 무한히 분열하여

          당장 필요한 plasma cell만 만들어내고, 나머지는 apoptosis에 의해 없애는 것.

  2)Antibody-Immunoglobulin

      　면역글로불린은 모든 포유동물으 혈청이나 조직체액중에 존재하는 당단백질이다.

        항체는 B cell이 항원과 접촉한 후 생성되는 형질세포에서 만들어진다. B cell은 표면에

        외래항원과 결합할 수 있는 면역글로불린을 갖고있다(표면면역글로불린)

        표면면역글로불린은 항원과 결합하여 B cell의 분화를 유도하고, 분화된 형질세포가

        표면면역글로불린과 동일한 특이성을 갖는 항체를 생산, 분비한다.

        ⅰ.Y-shape: 2 heavy(H) polypeptide chain(450amino acid) & 2 light(L) p.p. chain(200)

                    2개의 chain은 disulfide bond와 공유결합으로 연결되어있다.

                    hinge region(경첩부분)은 항체에 유연성을 제공한다.

                   constant region에 의해 분류가 되며, 각 팔의 끝에 있는 3개의 작은

                   hypervariable region이 antigenic determinant와 반응(weak, noncovalent)

        ⅱ.종류 α.IgG(75%): 유일하게 태반을 통과할 수 있어서 신생아에게 6개월간 면역을

                        주는 것도 이 G다. 2차면역반응에 의해 생성되는 주요항체로서

                        보체와 반응하고 phagocytosis를 도우며, virus나 toxin을 중성화한다

                β.IgM(5-10%):IgG보다 5배 큰 5량체구조. 항원에 반응하여 젤 먼저 생기고

                        항원을 응집시켜버린다. 1차면역반응에 의해 생성되며, 혈관내에 주로

                        분포한다. 보체와 반응하고 phagocytosis를 도우며

                        capsular polysaccharide antigen에 유일하게 반응한다

                γ.Secretory IgA-sIgA(10%) 두 개의 immunoglobulin이 polypeptide J chain과

                        polypeptide transport piece에 의해 연결되어있다. 본래 Epithelial cell에

                        의해 합성된 polypeptide transport piece(secretory component)는 IgA가

                        mucous membrane으로 가도록 하고, IgA는 미생물과 결합하여 점막을

                        보호한다. IgA만 있으면 Vibrio cholerae, Neisseria gonorrhoeae,                           Streptococcus mutans가 세포표면에 결합을 못하나, 어떤 놈들은 IgA                        를 쪼개는 효소를 만들어내서 병을 일으키기도 한다.

                δ.IgD(1-3%):항체반응이 성숙하는 동안 기능한다. 즉 B cell의 막표면에 결합된

                             형태로 존재하여 항원과 결합하면 림프구의 분화에 관여한다.

                ε.IgE(0.05%):mast cell이나 basophil에 붙어서, 항원과 결합하면 mast cell과

                             basophil로 하여금 granule을 방출하도록 하므로 allergy반응!

        ⅲ.항체의 effector 기능

                α.세균의 독소를 중화시키고, 바이러스의 침입을 막는 작용은 항체의 항원결합

                   부위만으로 가능하지만, 항체가 항원과 반응한 후 일어나는 여러 가지 작용

                   은 Fc region에 의해 매개된다. 대표적인 작용이 보체의 활성화이다.

                β.Opsonization: antibody는 opsonin이 되어 antigen을 둘러싼다.

                        constant region이 macrophage receptor와 결합함으로써 phagocytosis!

        ⅳ.Polyclonal antibody: 여러 determinant에 다 반응하는 것

          Monoclonal antibody: 단일항체.

                *면역쥐로부터 spleen(비장)을 제거, myeloma(골수종) cell과 HAT medium에서

                 fusion, 단일항체를 선택, 배양한다.

4.Cell-mediated immune system: T cell에 의한 직접 작용 또는 chemical을 통한 간접작용

  1)T cell: glycoprotein receptor를 갖고 있는데, 2개의 disulfide-linked polypeptide chain(α,β)

          으로 되어있으며 각각의 chain은 constant region과 variable region을 갖고 있다

        ⅰ.Helper T(TH) cell: T dependent antigens는 B cell과 반응할 수 있기 전에 helper T

                cell과 관련이 되어야만 한다. 먼저 antigen이 macrophage같은

                APC(Antigen-presenting cell)에 의해 흡수된 후, antigenic determinant가

                APC의 막에 ClassⅡMHC와 함께 존재하게되면 helper T cell이 이를 인지하고

                B cell과 반응한다. helper T cell이 개입하지 않으면 B cell이 성숙할 수 없다.

             *Helper T cell은 또한 lymphokine이라는 다양한 단백질호르몬을 분비하며

              B cell이나 macrophage는 cytokine을 분비한다.

        ⅱ.Cytotoxic T(TC) cell:  ClassⅠMHC와 함께 세포막에 나타난 antigen을 인지하면                                    perforin을 발사하여 세포막에 구멍을 내서 죽인다

        ⅲ.Suppressor T(TS) cell: host에 해가 갈 정도로 면역반응이 지나치게 일어남을 방지.

                                 B cell이 plasma cell로 되는 것을 억제, T cell활동 억제.

2)Other cells

        ⅰ.Killer cells(K cell)-NK(natural killer) cell:

                B, T cell에서 보이는 membrane surface marker가 없는 lymphocyte.

                감염된 세포를 죽이는 기능이나 모양이 T cell비슷하지만 thymus에서

                자랄 필요가 없다.

        ⅱ.Macrophage: CSF(colony stimulating factor)-1이라는 cytokine에 의하여

                골수의 precursor cell이 증식하고 혈액속으로 들어가면 monocyte라는

                phagocyte가 된다. 이것이 다시 macrophage로 성숙하여 여러 조직으로 이동.

                Macrophage는 TNF(tumor necrosis factor)라는 cytokine에 의해 활성화되며,

                또한 스스로 IL(interleukin)-1이라는 cytokine을 분비, lymphocyte를 자극한다.

5.The secondary(anamnestic) response & Vaccination

        -antigen과 두 번째로 만나면 memory cell에 의하여 처음보다 더 강한 면역반응이 일어         난다. 이것이 Vaccination의 기초가 된다.

  1)formalin이나 heat에 의해 죽은(inactivated), 그러나 antigenic determinant는 남아있는

    미생물을 도입하거나

  2)비록 살아있지만 병을 일으키지는 못하는(live attenuated) 미생물을 도입한다. 체내에서

    증식하여 많은 antigen을 만들어내므로 더욱 효과적이다.

        -Sabin oral polio vaccine, diphtheria& tetanus toxoids

6.Immunological tolerance: potential antigen에 대하여 면역반응을 일으키지 않음.

        -이것은 자기조직(own tissue)을 인식하고, 면역반응을 일으킬 특정한 cell을 없애는

         것으로 Clonal abortion이라 하며 Clonal expansion과는 반대개념이 된다.

         이게 안되면 autoimmune disease!

Chapter 17. Immunology : Disorders of the Immune System

1.Immunodeficiency disease

  1)Primary(congenital) immunodeficiency: 선천적인 면역결핍

        ⅰ.DiGeorge syndrome: T cell deficiency - Thymus(흉선)이 미발육.

        ⅱ.Agammaglobulinemia(congenital or infantile X-linked): B cell deficiency

        ⅲ.Chediak-Higashi disease: 결함있는 phagocyte(neutrophil)

  2)Secondary immunodeficiency

        -Aquired immune deficiency syndrome(AIDS) : HIV virus가 helper T cell을 파괴.

2.Hypersensitivities(과민반응): 면역반응이 과도하게 또는 부적절하게 일어나서 조직을 손상시킴.

  1)TypeⅠ: 30분정도. Anaphylactic shock!

        ⅰ.Cell type : B cell (helper T cell)      ⅱ.Antibody type : IgE

        ⅲ.관련된 Cell : basophil, mast cell - histamine, serotonin, bradykinin, leukotriene분비.

        ⅳ.immunotherapy(면역요법): 작은 양의 항원으로 hyposensitization,

                                    →blocking IgG antibody를 생성, IgE와의 결합을 차단.

  2)TypeⅡ: solid!

        ⅰ.Cell type : B cell                     ⅱ.Antibody type : IgG, IgM

        ⅲ.관련된 Cell : red blood cell, white blood cell, platelets

        ⅳ.mediator : complement가 중요한 역할

        ⅴ.Example : hemolytic disease of newborn(Rh-엄마와 Rh+애기)

  3)TypeⅢ: 감염반응을 활성화하는 immune complex (soluble antigen+antibody+complement)

            →immune complex가 kidney나 joint등에 축적, 감염반응을 일으킨다.

        ⅰ.Cell type : B cell                     ⅱ.Antibody type : IgG, IgM

        ⅲ.관련된 cell : various host cells

        ⅳ.mediator : complement.

  4)TypeⅣ : 몇 일 씩 걸리는 delayed type.

        ⅰ.Cell type : T cell

        ⅱ.No antibody

        ⅲ.관련된 cell : various host cells

        ⅳ.mediator : Lymphokines

        ⅴ.Example : Tuberculin skin test

3.Transplantation(이식) : Human MHC(major histocompatibility)의 확인방법.

        Lymphocyte suspension을 알고있는 MHC의 인체항원과 섞는다.

        →Complement를 가한다 →Trypan blue염료를 가한다(죽은 세포만 염색됨)

        →15분후, 염색이 되어있는 임파구는 항체에 의하여 죽은 것이며

          염색이 안된 잉파구는 항원이 달라서 항체에 의해 손상을 입지 않은 것이다.

4.The ELISA test : The Enzyme-linked immunosorbent assaay

        알려진 Antigen에 test serum을 가한다

        →primary antibody가 형성되어 antigen에 붙는다

        →Washing

        →anti-HGG(어떤 인체 immunoglobulin과도 반응할 수 있는 항체)와 Enzyme peroxidase

          를 연결하여 다시 가한다

        →secondary antibody로써 primary antibody에 붙는다

        →Washing 

        →무색의 Chromogen을 가한다

        →Chromogen이 enzyme peroxidase와 반응, 활성화되면 colored end-product 생성

        →colored end-product를 측정한다

▶ 출처<The source > : http://suwon2000.com.ne.kr/ : 개인홈페이지(약학자료)

▶ 원문<The original>  : http://suwon2000.com.ne.kr/docu/미생물3.hwp

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