사이토카인

[ Cytokine ]

사이토카인은 세포 신호에 중요한 5-20kDa정도의 작은 단백질들이 속하는 광범위하고 유연한 범주이다. 사이토카인은 면역 조절 인자로서 자가분비 신호, 곁분비 신호 및 내분비 신호에 관련되어 있다. 사이토카인에는 케모카인, 인터페론, 인터루킨, 및 종양괴사인자 등이 포함되고, 호르몬이나 성장인자는 포함되지 않는다. 사이토카인은 대식세포, B세포, T세포 및 비만세포 등과 같은 면역세포뿐만 아니라, 내피세포, 상피세포, 그리고 다양한 기질세포 등을 비롯한 매우 광범위한 종류의 세포에 의해서 생산된다. 한 사이토카인은 한 종류 이상의 세포에서 생산될 수 있다.

사이토카인은 수용체를 통해서 작용하며, 면역계에서 특히 중요하다. 사이토카인은 형질면역반응과 세포성 면역반응 사이의 균형을 조절하고, 특정 세포 집단의 성숙, 분화 및 반응성 등을 조절한다. 어떤 사이토카인은 다른 사이토카인의 활성을 복잡한 방식으로 증대시키거나 억제한다. 호르몬은 비교적 지속적인 농도로 순환되고 특정 종류의 세포에서 생산되는 점에서 사이토카인과 구분된다. 사이토카인은 건강 유지와 질병에도 중요한데, 특히 감염, 면역반응, 염증, 외상, 패혈증, 암, 및 생식 등에 대한 신체의 반응에 중요하다.

그림1. 사이토카인을 생산하는 다양한 세포들 (출처: 한국분자·세포생물학회)

사이토카인 수용체는 사이토카인의 작용에 필수적인 요소로서, 이의 결핍은 여러 면역결핍 질환과 직접 관련이 있다. 또한 사이토카인 작용의 중복성이나 다면발현성이 실제로는 수용체의 유사성에 기인하는 것으로, 사이토카인 분류보다도 수용체의 분류가 임상적 또는 실험적으로 더 유용한 것으로 생각된다. 사이토카인 수용체는 주로 그 3차구조에 기반하여 분류된 것이 통용되고 있다.

세포내 효과

각 사이토카인은 상응하는 수용체를 가지고 있고, 이를 통한 세포 내 신호전달 과정에 의해서 세포 기능을 변화시킨다. 이는 여러 유전자 및 전사조절인자의 발현 증가 또는 억제를 통한 다른 사이토카인의 생산, 다른 분자에 대한 표면 수용체의 발현 증가, 또는 피드백제어를 통한 자체 효과의 억제 등과 같은 결과를 나타낸다.

특정 사이토카인의 세포에 대한 효과는 이의 외부 농도, 표면 수용체의 유무 및 발현 수준, 수용체 결합에 따라 활성화 되는 하위 신호체계 등에 따라 다르고, 뒤의 2 요인은 세포 종류에 따라서 다를 수 있다. 사이토카인은 상당한 중복성 즉, 여러 사이토카인이 비슷한 기능을 나타내는 특징을 보인다.

그림2. 사이토카인의 작용 (출처: 한국분자·세포생물학회)

치료제로 활용

일부 사이토카인은 재조합DNA 기술을 활용하여 단백질 치료제로 개발되어 있는데, 이들은 다음과 같다.

- 골형성 단백질(bone morphogenetic protein: BMP) : 뼈 관련 질환 치료에 사용

- 적혈구생성촉진인자(erythropoietin: EPO) : 빈혈증 치료

- 과립구 집락자극인자(granulocyte colony stimulating factor: G-CSF) : 암환자에게서 호중구감소증 치료에 사용

- 과립구 대식세포 집락자극인자(granulocyte-macrophage colony stimulating factor: GM-CSF) : 암환자에게서 호중구감소증과 곰팡이 감염을 치료하는데 사용

- 알파 인터페론 : C형 감염 및 다발성경화증 치료에 사용

- 베타 인터페론 : 다발성경화증 치료에 사용

- 인터루킨2(interleukin 2: IL-2) : 암치료에 사용

- IL-11 : 암환자에게서 혈소판감소증 치료에 사용

감마인터페론 : 만성육아종병(chronic granulomatous disease)과 골석화증(osteopetrosis)을 치료하는데 사용

참고문헌

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

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