도움 T세포

도움 T세포(T helper cells: T_H cells)는 면역체계 특히, 적응성 면역체계에서 중요한 역할을 하는 T세포의 한 종류이다. 이들은 T세포 사이토카인을 분비하여 다른 면역세포의 기능을 조절거나 억제하는 것을 돕는다. 이들은 B 세포의 항체 종류 전환, 세포독성T세포의 활성과 증식, 그리고 대식세포와 같은 포식세포의 살균작용을 극대화하는 등에 필수적이다.

성숙한 T_H 세포는 표면에 CD4단백질을 발현하여서 CD4⁺ T 세포로 불린다. 이들 CD4⁺ T 세포는 일반적으로 면역체계에서 도움T 세포로 정의된 역할을 갖고 있는 것으로 받아들여진다. 예를 들어, 항원제시세포가 MHC class II에 항원을 제시하면, CD4⁺ 세포는 세포간 상호작용(예를 들면 CD40와 CD40L 단백질을 통한 상호작용)과 사이토카인을 통하여 이들 세포의 활성을 돕는다.(그림)

도움T세포의 중요성은 CD4⁺ T 세포를 감염하는 HIV 바이러스를 통해서도 알수 있다. HIV 감염이 진행된 단계에서는 CD4⁺ T 세포의 수가 감소하여 AIDS로 알려진 감염의 증후 단계에 이르게 된다. HIV 바이러스가 혈액이나 다른 체액에서 초기에 검출될 때, 지속적인 치료로써 이 같은 세포 수 감소의 시점을 늦출 수 있다. 이외에도 CD4⁺ T 세포가 없거나 기능 장애로 인한 림프구감소증 (lymphcytopenia)과 같은 다른 희귀한 질환이 있고, 이들은 비슷한 증후군을 보이며, 많은 경우 치명적이기도 하다.

목차

흉선에서 분화과정을 거친 T세포는 흉선에서 빠져 나와 2차 림프기관에 정착하여, 이 곳에서 무경험의 T 세포로 성숙한다. 이들은 표면에 T세포수용체복합체[T cell receptor(TCR)-CD3 complex]를 발현하고, 이들 TCR은 class II MHC에 결합된 (항원 단백질에서 유래한) 펩타이드를 인식한다. Class II MHC 단백질은 항원제시의 기능이 특화된 수지상세포, 대식세포 및 B 세포와 같은 전문적 항원제시세포의 표면에 주로 발현되어 있다.

그림. 항원제시를 통한 CD4 T세포와 CD8 T세포의 활성화(출처:위키피디아, https://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_immune_system)

면역반응 동안 전문적 항원제시세포(APC)는 외부 물질(대개는 박테리아나 바이러스)을 유입하여 처리하고, 감염부위에서 림프절로 이동한다. class II MHC에 결합된 항원 펩타이드를 발현하는 APC는 림프절에서 이들을 특이적으로 인식할 수 있는 TCR을 발현하는 CD4⁺ T 세포에 제시하여 활성화시킨다.(그림)

T_H 세포가 APC 상의 항원을 만나 인식할 때, TCR-CD3 복합체가 전문적 APC의 표면에 발현된 MHC-펩타이드 복합체에 강하게 결합한다. 이 때 TCR 복합체의 공동수용체인 CD4 단백질도 그 MHC 단백질의 다른 부위에 결합한다. 이같은 상호작용으로 이들을 밀접하게 끌어 모아 TCR, CD3 및 CD4 단백질에 있는 단백질인산화 효소가 인산화를 통하여 서로를 활성화시킨다. 이들 단백질은 CD45의 세포 내 부위에 있는 탈인산화 효소의 지원을 받아 T_H 세포 내부의 신호 경로를 활성화 시킨다. 이 활성화 경로는 T_H 세포의 주된 활성화 신호를 제공하고, 신호1로도 알려져 있다.

무경험T세포가 활성화되기 위하여는 이 신호1과 더불어, 신호2로 알려진 또 다른 독립적인 생화학적 경로를 활성화시켜야만 한다. 이 같은 인증 단계는 T세포가 외부 항원에만 반응하도록 하는 장치이다. T세포가 처음으로 항원을 인식할 때에 이 신호2가 제공되지 않으면 이들 세포들이 자기 반응적인 것으로 간주되고, 이 결과로 세포는 무력화(anergic) 상태에 빠진다. 즉, 신호2로 인증되지 않은 채로 신호1만 받은 T세포는 무력화 되는 것이다. 무력화 된 세포는 이 후로 어떤 항원에도 반응하지 않고, 아폽토시스에 의해 사라질 때까지 무의미하게 체내를 순환하는 것으로 생각된다.

신호2는 CD4⁺ T_H 세포 상의 CD28이 전문적 APC 상의 CD80(B7.1) 또는 CD86(B7.2)과 상호작용함으로써 발생된다. CD80과 CD86는 모두 공동자극단백질로 알려진 CD28 수용체를 활성화시킨다. CD28은 T세포의 자가항원에 대한 면역반응의 위험을 줄이는데 매우 중요한 역할을 한다. 무경험T세포에서 두 신호 경로가 모두 활성화되면 신호1에 의해 활성화된 생화학적 경로가 세포의 무력화 대신 활성화 경로로 변경되고, 이 후로는 신호1만으로도 이 세포들이 활성화된다.

T_H 세포는 두 신호에 의해 활성화가 완결되면 증식하게 된다. 이는 인터루킨-2(interleukin-2: IL-2)라 불리는 자가분비적 T세포 성장인자를 분비함으로써 이루어진다. 활성화된 T세포는 또한 IL-2 수용체의 알파 단위체(CD25)를 생산하여 IL-2에 결합할 수 있는 완전체 수용체를 형성하고, 이를 통해 T세포의 증식 경로를 활성화시킨다. 활성화 및 증식 신호를 모두 받은 T_H 세포는 IL-2, IL-4 및 감마 인터페론(interferon gamma: IFN-g)를 분비하는 T_H0(T helper 0)세포가 된다. T_H0 세포는 주변의 사이토카인 환경에 따라 T_H1, T_H2, T_H17 등의 세포로 분화한다.

T_H 세포는 여러 면역 세포를 조절할 수 있는 능력을 가지고 있고, 생성된 T세포 반응(사이토카인과 같은 세포외 신호를 포함하여)은 감염에 성공적으로 대처하는데 필수적이다. T_H 세포가 유효하기 위해서는 적절한 방어를 위하여 어느 사이토카인이 면역시스템에 가장 필요하고 이로운가를 결정해야만 한다. T_H 세포가 정확히 어떻게 감염에 반응하는가는 현재 면역학 분야의 핵심 연구 주제이다. 이는 질병의 치료와 백신의 효능을 증대시키는데 매우 유용한 정보를 제공하여 줄 것이다.

CD4 T 세포는 다양한 병원체에 대한 적응성 면역반응을 조절하는 핵심 역할을 수행한다. 이들은 또한 암에 대한 면역반응 뿐만 아니라 자가면역질환, 천식 및 알러지 반응 등에 관여한다. 무경험 T_H 세포는 특정 사이토카인들이 존재하는 환경에서 TCR을 통하여 활성화 되면, T_H1, T_H2, T_H17, Tfh 및 iTreg 등의 다양한 형태의 도움T세포로 분화하고, 이들은 각 세포 형태에 특이한 일련의 사이토카인들을 분비함으로써 다양한 병원체의 특성에 적합하게 대응하는 면역 기능을 수행한다.

MHC class II  단백질, 항원제시, T세포 수용체, 사이토카인, 공동자극분자

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