수지상 세포

[ Dendritic Cell ]

약어	DC

수지상세포(dendritic cell: DC)는 포유동물 면역계의 항원제시세포이다. 이들의 주 기능은 항원물질을 처리하여 이를 세포표면에 발현하여 T세포에게 제시하는 것이다. 이로써 이들은 선천성 면역계와 적응성 면역계를 연결해 주는 전달자로서 역할을 하는 것이다.

DC는 피부(랑게르한스 세포라는 특화된 형태의 DC)와 코, 폐 및 장 내부의 경계면과 같은 외부 환경과 접촉해 있는 조직에 존재한다. 이들은 또한 혈액 내에서 미성숙한 상태로 발견된다. 일단 활성화되면 림프절로 이동하여 T세포 및 B세포와 상호작용을 하여 적응성 면역반응을 개시한다. 발생단계 중에서 이들은 수상돌기를 형성하는데, 그리스어의 나무라는 뜻의 어원(dendron)에서 그 이름이 유래하였다.

DC는 19세기 말 폴 랑게르한스(Paul Langerhans)에 의해서 처음으로 보고되었고, 수지상세포(dendritic cell)라는 이름은 1973년 랄프 스타인만(Ralph M. Steinman)과 잔빌 콘(Zanvil A. Cohn)에 의해서 명명되었다. 스타인만은 DC가 적응성 면역반응에서 핵심적 역할을 수행하는 것을 발견하여 2011년 노벨생리의학상을 수상하였다.

그림1. 사람 수지상세포를 예술적으로 표현한 그림(출처:위키피디아, https://en.wikipedia.org/wiki/Dendritic_cell)

DC는 일반적인 골수성 DC(myeloid DC: mDC) 또는 전통적 DC(conventional DC: cDC) 와 형질세포성 DC(plasmacytoid DC: pDC)로 구분된다. cDC 또는 mDC는 단핵구와 가장 유사하고, TLR2와 TLR4를 발현하며, IL-12를 분비한다. 이들은 mDC-1과 mDC-2의 두 종류가 있는데, 전자는 가장 흔히 나타나는 DC이고, T세포의 주 자극기로 기능한다. 후자는 매우 드물게 나타나며 상처 감염 퇴치 기능을 지닌다. pDC는 형질세포처럼 보이나 mDC와 유사한 특성을 보이는데, 인터페론 알파를 고농도로 분비한다.

사람의 혈액 내에서는 3가지 형태의 DC가 밝혀져 있는데, CD1c⁺ mDC, CD141⁺mDC, 그리고 CD303⁺ pDC이다. 혈액 내에서 순환하고 있는 DC는 조직에서 발견되는 DC의 전형적인 특성을 모두 가지고 있지는 않고, 대체로 성숙이 덜 되어 있고 수상돌기가 없다. 그러나, 이들은 여전히 케모카인의 분비(CD1c⁺ mDCs), 교차항원제시(CD141⁺mDCs), 그리고 인터페론 알파의 분비(CD303⁺ pDCs) 등의 복잡한 기능을 수행한다.

성숙과정

DC는 골수의 조혈모세포로 부터 유래한다. 이들 전구세포들은 초기에 미성숙 DC로 변환하는데, 이들은 매우 활발한 세포내 흡입작용과 낮은 T세포 활성화 능력을 특징으로 나타낸다. 미성숙 DC는 바이러스나 박테리아와 같은 병원균을 찾아내기 위해 지속적으로 주변 환경을 표본 채취한다. 이 작용은 톨유사수용체(toll-like receptor: TLR)와 같은 패턴인식수용체(pattern recognition receptor: PRR)을 통해서 이루어진다. TLR은 일련의 감염균에서 발견되는 명확한 화학적 특징이다. 미성숙 DC는 살아있는 자신의 세포로부터 소량의 세포막을 뜯어 먹을 수 있다. 이들이 제시할 수 있는 항원과 접촉이 이루어지면 성숙한 DC로 활성화 되어 림프절로 이동하기 시작한다. 미성숙한 DC는 병원균을 포식하고 그들의 단백질을 작은 펩타이드 조각으로 분해하여, 성숙되면서 MHC 단백질을 이용하여 이 조각을 세포표면에 전시한다. 동시에 그들은 T세포의 활성화에 공동수용체로 작용하는 CD80(B7.1), CD86(B7.2) 및 CD40 등과 같은 세포표면 수용체의 발현을 증대시켜, T세포를 활성화시킬 수 있는 능력을 크게 향상시킨다. 그들은 또한 DC가 혈액을 통해 비장, 또는 림프관을 통해 림프절로 이동하도록 유도하는 CCR7과 같은 주화성 수용체의 발현을 증대시킨다. 이 곳에서 그들은 항원제시세포로 작용하여 병원균으로부터 유래한 항원을 특정 공동자극신호와 같이 제공함으로써, B세포 뿐만 아니라 도움T세포와 킬러T세포를 활성화시킨다. DC는 또한 T세포 관용(무반응성)도 유도할 수 있다. DC의 표면상에 있는 어떤 C-타입 렉틴수용체(C-type lectin receptor: CLR)는 DC로 하여금 림프구 활성화보다 면역관용을 유도하는 것이 적절한 때임을 알려주는 것을 도와준다.

그림2. 수지상세포의 성숙과정 (출처: 한국분자·세포생물학회)

각 도움T세포는 하나의 특정 항원에 특이적이다. 오로지 전문적 항원제시세포(대식세포, B세포 및 수지상세포) 만 상응하는 항원이 제시되는 경우에 휴면 도움T세포를 활성화시킬 수 있다. 그러나, 비림프조직에서 대식세포와 B세포는 단지 기억T세포만을 활성화 시킬 수 있으나, 수지상세포는 기억T세포 뿐만 아니라 미경험T세포를 모두 활성화시킬 수 있어 전문항원제시세포 중 가장 강력한 능력을 보유하고 있다. 림프절이나 이차림프기관에서는 3종의 항원제시세포 모두가 미경험T세포를 활성화시킬 수 있다. 성숙한 DC는 항원특이적 미경험 CD8⁺ T세포를 활성화 시킬 수 있으나, CD8⁺ 기억T세포를 형성하기 위해서는 DC와 CD4⁺ 도움T세포의 상호작용이 필요하다. 이 같은 CD4⁺ T세포의 도움은 또한 추가적으로 성숙한 DC를 활성화하여 이들이 CD8⁺ 기억T세포를 효율적으로 유도할 수 있도록 인가해 준다. 이 같은 활성화가 일어나기 위해서는 3가지 종류의 세포 즉, CD4+ 도움T세포, CD8+ T세포 및 DC의 동시적인 상호작용이 일어나야 하는 것으로 보인다.

질병

HIV 감염: AIDS를 일으키는 HIV는 DC 표면에 발현되는 여러 수용체를 통하여 DC에 결합할 수 있다. DC가 HIV를 받아들인 후 림프절로 이동하면, 바이러스가 도움 CD4+ T세포에 전달될 수 있게 되어 감염이 발생하게 된다.

자가면역질환: DC의 기능상의 이상은 알러지와 홍반성낭창 및 염증성장질환과 같은 자가면역질환의 발병에 중요한 또는 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

참고문헌

Kuby Immunology (7^th ed.) (2013).

Nat. Rev. Immunol. 4: 24 (2004).

수지상 세포