내독소

세균의 세포벽에 존재하면서 세균 체내에 보유하고 있어 균체 밖으로 독소가 분비되지 않는 독소로서 균이 죽게 되면 균의 체외로 유출된다. 그람음성균(Gram-negative bacteria)의 외벽 구성 물질이며 세포벽에 있는 lipopolysaccharide (LPS)나 lipid가 주로 해당된다.

목차

내독소는 균체 내 독소라고도 하며 세균의 세포 내에서 생성되면서 균이 죽게 되면 독성을 일으키는 물질을 말한다. 균이 생존하고 있는 동안은 균체 내독소는 세포막을 통해서 확산하지 않으나 균이 사멸하게 되면 독소는 균체 외로 유출된다. 열에 대한 저항력이 강하며 또한 생체에 주사하여도 독소를 중화시킬 항체를 만들지 않는다. 디프테리아균, 파상풍균, 장티푸스균, 콜레라균이 이에 속한다. 내독소는 그람 음성 세균이 죽어 분해되는 과정에서 전신 증상, 발열, 구토 및 설사를 일으킬 수 있다. 이 중 lipopolysaccharide (LPS)는 열에 강하고 화학적으로 안정된 물질로서 체내에 유입 시 발열과 무기력증, 폐 기능 감소 등의 급성 독성과 생물학적 활성을 나타내는 것으로 알려져 있다.

Gram negative cell wall (출처: )

세균이 분비하는 독소에는 내독소와 외독소로 나눌 수 있다. 외독소는 살아있는 세포의 분비산물인 반면 내독소는 세포에 결합되어 있고 세포의 사멸, 용해에 따라 방출이 가능하다. 내독소는 균체 외 독소보다 독성이 약하며 균 종류에 따른 특이성은 적으나 세균이 가지는 병원성과 깊은 관련을 가진다. 내독소는 세균의 세포 내부에서 발견되는 독성물질로 외독소는 세균 내 플라스미드 또는 프로파아지가 방출하는 독소로서 열에 약한 친수성 단백질이다. 그람 양성균 혹은 음성균인지 여부에 관계없이 플라스미드나 프로파아지를 지니고 있으면 방출이 가능하다.

Lipopolysaccharides (LPS)는 그람음성균의 세포벽에서 주로 발견되며 내독소로 잘 알려져 있는 지질 다당류이다. 이러한 LPS는 지방산과 결합된 글루코사민인산(phosphorylated glucosamine)의 이당류인 지질 A 부분, 그람음성균에 보존적인 중심 다당류(core polysaccharide), 다양한 항원성을 결정하는 O-특이적 다당류(O-specific polysaccharide)의 세 가지 주된 성분으로 이루어져 있다. 지질 A에 흔히 발견되는 지방산은 스테아르산(C₁₈), 팔미트산(C₁₆), 미리스트산(C₁₄), 라우르산(C₁₂), 카프로산(C₆)이다. 중심 다당류는 다양한 당들과 ketodeoxyoctonate (KDO) 등으로 구성되어 있다. O-특이적 다당류는 중심에 연결되어 있으며, 일반적으로 갈락토오스(galactose), 포도당(glucose), 람노오스(rhamnose)와 같은 이탄당을 함유하고 있다. 지질 A 부분과 다당류 구성 성분에는 그람음성 세균의 종에 따라 달라질 수 있으나, 지질 A, KDO, 중심 다당류 그리고 O-특이적 다당류의 주요 구성은 대개 동일하다. 어떠한 요인에 의하여 세포벽이 파괴되게 되면 LPS가 떨어져 나오면서 LPS 분자 중 생물학적으로 가장 활성이 있는 지질 A 부분이 독성을 나타내게 된다.

LPS (제작: 윤보람/농림축산검역본부)

Gram negative cell wall (출처: GettyImagesKorea SPL F018 1317)

세균과 결합해 면역반응을 일으키는 면역수용체인 Toll-like recptor (TLR) 및 단핵구 및 대식세포 표면에 발현되어 있는 세포성 수용체 단백질과 병원성을 유발하는 세균 내독소가 결합한 복합체가 형성되어 면역반응을 일으킨다. 정상적인 반응이라면 이 단백질에 의한 면역반응은 감염에 대한 인체 방어 작용을 수행하지만, 지나친 면역반응이 일어나면 병원성을 일으키게 된다. 내독소에 의해 일어나는 식중독은 말 그대로 세균이 생성하는 독소에 감염됨에 따라 일어나는 세균성 식중독(Bacterial food poisoning)을 예로 들 수 있다. 상한 음식을 먹고 식중독에 걸리는 환자가 늘어나는데 대부분의 경우 살모넬라(Salmonella) 감염과 비브리오(Vibrio)에 의한 식중독이다. 살모넬라의 경우 장벽의 점막세포에 침투하여 증식함에 따라 장벽이 비후화되고 염증이 발생하며 그로 인하여 설사를 동반하는 복통을 유발한다. 또한 콜레라(Vibrio cholera)는 대개 분변성 오염을 통해 전파되어 오늘날에는 가금류에 감염되는 콜레라가 문제 되고 있다.

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윤보람/농림축산검역본부

김근필/중앙대학교

Rauchhaus, M., Coats, A.J., and Anker, S.D. 2000. The endotoxin-lipoprotein hypothesis. Lancet 356, 930-933.