비만세포

비만세포(mast cell)는 히스타민과 헤파린 등을 함유한 과립을 갖고 있는 백혈구의 일종이다.(그림1) 이 세포는 골수성 줄기세포로부터 분화한 과립구의 하나로서, 피부, 다양한 기관의 결합 조직 뿐 아니라 호흡기, 비뇨생식기, 소화관의 점막 상피조직 등을 포함하는 다양한 조직에서 발견된다. 비만세포는 알러지, 과민증을 매개하는 세포로 잘 알려져 있으며, 이외에도 상처치유, 혈관형성, 면역관용, 병원체로부터의 방어반응에도 중요한 역할을 한다. 비만세포는 형태와 기능이 호염기구(Basophil)와 매우 유사하여 한때는 비만세포는 조직내에 머물러 있는 호염기구로 알려지기도 했으나, 서로 다른 조혈 계통으로부터 분화하여 생성되는 완전히 다른 세포인 것으로 보고되었다.

그림 1. 비만세포(출처:위키피디아, https://en.wikipedia.org/wiki/Mast_cell)

목차

비만세포는 혈액 내의 호염기성 과립구와 매우 유사하다. 호염기구처럼, 비만세포는 히스타민과, 약물학적으로 활성화된 물질을 포함하는 많은 수의 세포질내 과립을 가지고 있다. 핵모양에 있어서는 호염기구는 엽상이나 비만세포는 둥글다. 비만세포와 호염기구는 IgE 항체의 Fc 부위에 높은 친화성을 가지고 결합하는 Fc 수용체를 발현한다. IgE 항체가 Fc 부위를 통하여 비만세포와 호염기구 표면에 발현되는 Fc수용체에 결합하고 이들 IgE 항체가 항원에 결합하면, 이들 세포는 히스타민과 그 밖의 염증매개물질을 분비한다.(그림2) 호염기구는 완전히 성숙한 상태로 골수를 나오지만, 비만세포는 미성숙 상태로 순환하고 조직에 정착하여서 완전히 성숙한다. 비만세포의 정확한 특성은 미성숙한 비만세포가 정착하는 주변 조직의 영향을 받아 형성되는 것으로 보인다. 시험관에서 비만세포를 분화시키고 배양하는데에는 T세포에서 유래하는 인터류킨 3가 필요한 것으로 알려져 있다. 설치류에서 비만세포는 크게 두가지 종류, 즉 결합조직 형태의 비만세포와 점막 비만세포, 가 있는 것으로 보이는데, 점막 비만세포의 활성은 T세포 의존적으로 일어난다. 비만세포는 혈관이나 신경을 감싸고 있는 대부분의 조직에 존재하고, 이와 더불어 구강, 결막, 및 코뿐 만 아니라 피부, 폐 점막 및 소화기관 등과 같은 외부와의 경계면 주변에 특히 현저하게 존재한다.

그림2. 탈과립화 과정 중의 비만세포 내의 과립 (출처: 한국분자·세포생물학회)

비만세포는 염증반응에서 중요한 역할을 담당한다. 비만세포가 활성화되면, 탈과립화를 통해 염증반응을 유도하는 ‘염증매개물질’을 방출한다. 비만세포는 면역글로불린 E수용체의 교차결합을 일으키는 알레르겐, 손상관련분자패턴 (damage-associated molecular patterns, DAMPs)을 인식하는 패턴인식수용체를 활성화시키는 신체적 손상, 병원균관련분자패턴(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)에 의한 패턴인식수용체를 활성화시키는 미생물 병원체, 그리고 G-단백질 결합 수용체(G-protein coupled receptors)나 리간드개폐 이온통로를 활성화 시키는 물질(예: 모르핀 등) 등에 의해 자극되어 탈과립화가 유도될 수 있다. 활성화된 비만세포는 미리 만들어진 과립형태의 염증 매개체(히스타민, 단백질분해효소, 헤파린 등을 포함)를 즉시 분비하고, 류코트리엔과 프로스타글란딘 같은 지질 매개체와 케모카인 및 사이토카인과 같은 성장 인자의 생성을 유도한다. 이러한 매개체들은 다른 세포에 작용하여 즉각적이거나 만성적인 작용 모두를 일으킨다. 비만세포의 매개체가 장기간 만들어지면, 이들은 섬유아세포와 상피세포의 증식을 유도하고, 콜라겐과 그 외의 결합조직 단백질의 축적, 혈관의 생성을 자극하는 등의 조직 구조에 영향을 미치게 된다.

선술 한 바와 같이 비만세포는 IgE 항체의 Fc 부위에 높은 친화성을 가지고 결합하는 수용체인 FcεRI을 발현한다. 특정 항원에 대한 IgE는 형질 세포에서 생성되어 분비되고, 이들이 비만세포의 FcεRI 수용체에 결합하게 된다. 비만세포의 FcεRI 수용체에 결합되어 있는 IgE가 항원(알레르겐)과 결합하여 Fc수용체를 교차시키면, 이 수용체가 활성화되어 세포 내로 활성화 신호가 전달된다. 이 같은 비만세포의 활성화에 의해 나타나는 대표적 반응이 알러지 반응이다. 건초열, 천식, 아토피성 피부염, 음식 알러지반응이 이에 해당된다.

알러지, 알레르겐, 탈과립 반응, 염증 반응, IgE, FcεRI

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