인터루킨

인터(inter) 루(leu) 킨(kin)은 inter: ~의 사이, leukocyte: 백혈구 즉, 백혈구와 백혈구 사이에서 상호작용하는 사이토카인의 일종으로 분비 단백질 또는 신호전달 단백질로 알려져 있다. 백혈구가 세포 집합에 포함되듯이, 인터루킨은 사이토카인 집합에 포함된다. 

IL-1 신호전달 경로의 다이어그램 ()

IL-10 패밀리 사이토카인의 근원, 수용체, 타깃 세포 ()

목차

인터루킨이란 대식세포, 단핵구나 림포사이트에서 분비되는 체내 면역시스템을 조절하는 물질이다. 면역반응이 일어나는 여러 단계에 작용하여 그 반응을 조절함으로써 인체의 방어작용에 중요한 역할을 한다. 하나의 세포가 다양한 인터루킨을 생산하기도 하고 각각의 인터루킨은 중복되는 역할도 하지만 독특한 고유의 기능을 가지기도 한다. 인터루킨은 세포 면역조절 능력이 있기 때문에 많은 바이오 제약회사들이 면역항암치료제를 개발하는데 관심을 갖기 시작하였다. 이들은 체내의 자연 방어기전을 담당하는 세포에 의해 생성되므로 인체에 해가 적고 효과가 높을 것으로 기대된다. 인터루킨은 림포사이트, 대식세포 외에도 어떠한 세포에서도 만들어질 수 있다. 

인터루킨은 사이토카인의 일종으로 각 특징적 구조를 토대로 크게 네 가지 주요 그룹으로 나눌 수 있다. 하지만 각 그룹에 속하는 인터루킨들의 아미노산 서열은 유사성이 높지 않다(일반적으로 15~20%의 상동성을 나타냄). 사람의 유전체는 50개 이상의 인터루킨들과 인터루킨 관련 인자들을 인코딩한다¹⁾. 사람의 면역체계와 그 기능은 인터루킨에 많이 좌우된다. 이런 인터루킨 또는 인터루킨 관련 인자가 특정 면역결핍 상태나 자가면역을 유발하는데도 관여를 한다. 인터루킨이라는 (인터루킨 1과 인터루킨 2) 이름은 1979년도 스위스에서 개최된 "The Second International Lymphokine Workshop"에서 명명되었다. 그 전에는 다른 연구그룹에 의하여 하나의 인터루킨도 다양한 이름으로 사용되었다. 가령, 인터루킨 1의 경우 lymphocyte activating factor, mitogenic protein, T-cell replacing factor III, B-cell activating factor, B-cell differentiation factor 등으로 사용되었고 1979년 이 워크샵에서 이름을 통일하였다²⁾³⁾⁴⁾. 

인터루킨 1은 leukocytic pyrogen, leukocytic endogenous mediator, mononuclear cell factor, lymphocyte activating factor 등의 이름으로 불리어 졌다. 1977년에 Dianrello가 사람의 인터루킨 1을 처음 분리하였고 발열을 일으키는 특성을 발견하였다. 1984년에 인터루킨 1알파, 1베타 두 종류가 존재함이 처음 밝혀졌다. 인터루킨 1은 활성화된 단핵식균세포, 상피세포(epithelial cells), 혈관내피세포(endothelial cell) 등에 의해 만들어져 염증반응을 매개한다. IL-1은 적은 양에서는 CD4+ T cell과 B cell를 활성화 시키며, 염증세포를 자극할 수 있다. 그러나 IL-1이 과량 만들어지면 호르몬으로 작용하여 발열, 급성기반응(acute phases response) 등이 나타난다. 인터루킨 1베타는 Cryopyrin-Associated Periodic Syndromes(CAPS) 등 다양한 자가면역질환과 관련이 되어 있다. 

인터루킨 2는 15.5~16 kDa의 단밸질로 주로 림포사이트의 활성과 성장에 관여한다. 인터루킨 2는 주로 활성화된 CD4+ T 세포, CD8+ 세포, 자연살해세포(Natural Killer Cell, NK)에서 만들어진다. 인터루킨 2의 가장 중요한 역할은 직접적으로 T 세포에 작용하여 면역 관용과 활성을 조절하는 것이다. 인터루킨 2는 T 세포를 작용 또는 기억세포로 분화시키는데도 관여한다. 따라서 세포매개 면역이 필요한 백신에서 인터루킨 2의 역할은 매우 중요하다. 인터루킨 2의 생성은 면역을 활성화 또는 억제하는 피드백 루프를 통하여 엄격하게 조절된다. 

인터루킨 4 (interleukin 4, IL-4)는 경험이 없는(naive, 또는 활성화 되지 않은 상태의) 도움 T 세포(Th0 세포)에서 Th2 세포로의 분화를 유도하는 사이토카인이다. 인터루킨 4는 CD4+ T cell과 activated mast cell에 의해 만들어지는 약 20 kDa 크기의 단백질로서, B cell growth factor로도 작용을 한다. 인터루킨 4는 또한 B cell의 immunoglobulin의 class switch에 관여하는 differentiation factor로 작용할 수 있으며, CD4+ T cell, mast cell, macrophage 등을 활성화하기도 한다. 인터루킨 4에 의해 활성화 된 Th2 세포들은 추가적인 IL-4를 생산한다. IL-4는 IL-13과 밀접하게 관련되어 있으며 기능 또한 비슷하다. 인터루킨 4는 Th1 세포, 대식세포, 인터페론 감마, 그리고 수지상세포의 IL-12의 양을 감소시킨다고 알려져 있다. 또한, 인터루킨 4의 과량 생산은 알레르기와 관련이 있다. 인터루킨 4는 알레르기나 자가면역 질환 등의 특정 면역관련 질환의 발생에 중요한 역할을 한다.

인터루킨 5는 활성화된 CD4+ T cell과 mast cell에 의해 생산되며, B cell이나 eosinophil에 작용하여 그들의 성장과 분화를 조절한다. 전형적으로 Th2 면역 반응과 관련이 있다.

IL-6는 다양한 기능을 나타낸다. 상황에 따라 염증반응을 올리기도 줄이기도 한다. 염증반응을 활성화시킬 때에는 주로 생체 내에서 간세포에 작용하여 acute phase response protein을 만들게 하며, B cell에 작용하여 B cell의 성장을 촉진하고, T cell이나 thymocytes에 co-stimulator로도 작용한다.

인터루킨 7은 조혈세포의 성장인자로 작용하여 주로 골수나 흉수의 stromal cell에서 분비된다. 인터루킨 7의 가장 중요한 역할은 면역 세포인 T 세포와 B 세포의 증식, 생존 등을 유도해 면역세포의 활성을 돕는 것이다. 최근 보고에 따르면 인터루킨 7은 항암요법 이후에 T 세포 수의 회복을 촉진시키며 부작용도 적다고 알려졌다. 또한 인터루킨 2와는 다르게 면역을 억제하는 regulatory T cell (T_reg)을 건드리지 않기 때문에 면역 효과가 좋을 수 있다. 

인터루킨 8 은 염증반응에서 2차 매개단백질(secondary mediator)로 작용하여 염증세포들을 활성화하고, 그들을 염증부위로 유인하는 화학유인인자(chemotatic factor, chemokines)의 작용을 가지고 있다.

인터루킨 10은 다양한 세포에서 생성되며 생체의 면역 항상성을 유지시켜주는 중요한 면역 조절 사이토카인이다. 주요 기능은 염증 반응의 억제와 다양한 면역세포의 분화와 증식을 조절하는 것이다. 따라서 인터루킨 10의 기능이 억제되는 경우 과도한 염증반응에 의한 류마티스 관절염, 염증성 장질환 등 자가면역질환의 병인과 관련이 있다.

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신성재/연세대학교

김민규/한국원자력연구원

1. Brocker, C., Thompson, D., Matsumoto, A., Nebert, D.W., and Vasiliou, V. 2010. Evolutionary divergence and functions of the human interleukin (IL) gene family. Hum. Genomics 5, 30–55. doi: 10.1186/1479-7364-5-1-30. 
2. di Giovine, F.S. and Duff, G.W. 1990. Interleukin 1: the first interleukin. Immunol. Today 11, 13–20. doi: 10.1016/0167-5699(90)90005-t. 
3. Schindler, R. and Dinarello, C.A. 1990. Interleukin 1. In Habenicht, A. (ed.). Growth Factors, Differentiation Factors, and Cytokines, pp. 85–102. Springer, Berlin, Heidelberg. 
4. No authors listed. 1979. Revised nomenclature for antigen-nonspecific T cell proliferation and helper factors. J. Immunol. 123, 2928–2929.