항원

면역학에서 항원은 숙주 개체 내에서 (항체를 생성하기 위한) 면역반응을 유도할 수 있는 분자로 정의한다. 자가면역질환을 유발하는 항원은 종종 각 개체 자체의 일부이기도 하다.

항원은 항체의 타겟으로, 각 항체는 면역계의 세포가 항원과 접촉한 후 이에 대응하기 위하여 항원 특이적으로 생산된다. 이로써 항원을 매우 정교하게 인식하여 맞춤형 반응을 시작함으로써 대응할 수 있게 된다.

그림1. 항원은 이의 분자적 구조에 상보적 짝을 이루는 항체에 결합함으로써 면역반응을 유도한다(출처:위키피디아, https://en.wikipedia.org/wiki/Antibody)

또한 항원은 항원 특이적 수용체에 결합하는 분자이기도 하나, 체내에서 그 자체로 반드시 면역반응을 유발할 수 있는 것은 아니다. 항원은 대체로 펩타이드, 다당류, 또는 지질 등의 성분으로 되어 있다. 일반적으로 펩타이드 항원과는 달리 다댱류 및 지질은 항원으로서는 작용하나 그 자체로 면역반응을 유도하지 못하여 면역원이라고는 할 수 없다. 또한, 펩타이드가 면역반응(항원제시세포에 의한 T세포의 활성화)을 유도하기 위하여는 펩타이드의 크기가 너무 작으면 면역반응을 유도하지 못하여 충분히 커야 한다.

목차

항원은 체내(자가 항원)로부터 유래할 수도 있고, 또는 외부환경(외래 항원)에서 유래할 수도 있다. 면역계는 정상 상태하에서는 대체로 흉선 내에서 일어나는 T세포에 대한 부정적 선별과정때문에 자가 항원에는 반응하지 않고, 외부 침입자의 항원이나 체내의 스트레스 상태 하에서 생성되는 변형된 또는 유해한 항원을 인식하여 공격하도록 되어 있다.

외래항원: 이는 세포 외부로부터 세포 내로 흡입, 섭취 및 주입 등을 통하여 들어온 항원이다. 외래항원은 세포내 흡입 또는 포식작용에 의해서 항원제시세포(antigen presenting cell: APC) 내부로 들여와 진 후, 펩타이드 조각으로 처리된다. APC는 이들 펩타이드 조각을 Class II MHC 단백질과 결합시켜 세포표면에 발현하여 (CD4⁺) 도움T세포에 제시한다. 이들 펩타이드+MHC 복합체를 특이적으로 인식하는 T세포 활성화되고, 킬러T세포, B세포, 대식세포 등을 활성화 시킬 수 있는 물질인 사이토카인을 분비하기 시작한다.

내부항원: 이들은 세포의 정상 대사작용의 결과, 또는 바이러스나 세포내 박테리아의 감염으로 인해 정상세포 내에서 생성된다. 생성된 단백질 조각 펩타이드는 Class I MHC 단백질에 결합되어 세포표면에 발현되어 (CD8⁺)세포독성T세포에 의해 인식된다. 활성화된 세포독성T세포가 이들을 인식하면 감염된 세포를 용해하거나 아폽토시스를 유발할 수 있는 여러 독소를 분비한다. 내부항원에는 이종 항원, 동종이형 항원 및 자가항원 등이 포함된다.

자가항원: 이는 특정 자가면역질환으로 고통받는 환자의 면역계에 의해서 인식되는 정상적인 단백질 또는 단백질 복합체 (종종 DNA 또는 RNA)이다. 정상상태에서는 이들 항원은 면역계의 타겟이 되지 않으나, 자가면역질환에서는 이들과 관련된 T세포가 발생과정 중 제거되지 않아 이들 항원을 공격하는 등의 비정상적 현상이 발생한다.

이 밖에 정상적인 사람에게서는 나타나지 않는 바이러스 항원, 암항원 등의 신항원이 있다.  

에피토프(epitope): 항원결정부위를 이루는 항원의 특징적 표면구조로 특정 항체가 결합하는 지점이다. 대부분의 항원은 여러 다른 항체가 결합하고, 각 에피토프에는 각각의 특정 항체가 결합한다.

알러젠(allergen): 알러지 반응을 유발하는 물질로서, 음식물 섭취, 흡입, 주입, 또는 피부 접촉 등에 의해 발생한다.

초항원(superantigen): 항원 특이성과 관계 없이 다클론의 T세포를 활성화 시켜 다량의 사이토카인을 일시에 분비하도록 하는 항원.

관용허용원(tolerogen): 항원의 분자적 형태로 인하여 이에 대하여 특이적 면역 비반응성을 유발하는 물질로서, 분자적 형태가 변하면 면역원이 될 수 있다.

T세포 의존적 항원: 특정한 항체 반응을 유도하는데 T세포의 도움을 필요로 하는 항원.

T세포 비의존적 항원: 대개 다당류와 같이 B세포를 직접 자극하는 항원.

항체, T세포, MHC 단백질, 항원제시세포, 면역반응, 에피토프(epitope), 알러젠(allergen)

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