항체

항원(Antigen)과 특이적으로 결합할 수 있는 당단백질(glycoprotein)로 B세포가 생산하며, 면역글로불린(Immunoglobulin)이라고도 불린다. 혈액과 조직액의 구성성분으로 몸을 순환할 뿐만 아니라 분비물 형태로 방출되어 점막 표면에도 존재하여 지속적으로 미생물과 바이러스와 같은 병원균 또는 항원의 특정 항원결정기(epitope)를 인지하여 미생물 침입 및 독소를 제거하는 작용을 한다.

목차

4개의 폴리펩티드 사슬이 기본 단위이고, 이 기본단위는 2개의 중쇄(heavy chain, H chain)와 2개의 경쇄(light chain, L chain)가 Y자 형태로 결합하고 있다. Y자 양쪽 팔은 중쇄의 아미노말단(N-terminal)과 경쇄가 이황화결합으로 연결되어있고, Y 자의 기둥은 중쇄의 카르복시말단(C-terminal) 2개가 이황화 결합으로 연결되어 있는데, Y자 양쪽 팔 끝에 2개의 동일한 항원결합부위를 가진다. 각 항체마다 아미노산 서열 차이는 가변부위(V region)라 불리는 각 사슬의 아미노말단 부위에 집중되어 있고, 이 부위는 항체의 특이성의 토대가 된다. 나머지 부분은 항체들 간에 아미노산서열 차이가 거의 없어 불변부위(C region)라 불리며, 혈장단백질 및 세포들과 결합한다¹⁾.

미감작 B세포에서는 항원에 대한 반응을 위하여 세포막수용체 기능을 담당하는 IgM과 IgD가 동시에 생성되는데, 미생물 등의 항원에 의해 자극되면 중쇄의 불변부위의 동형전환(isotype switching 또는 class switching) 과정을 거쳐 가변부위의 구조와 항원에 대한 특이성은 동일한 항체동형(isotype)이 만들어진다. 이때 자극된 항원을 가장 잘 제거할 수 있는 항체동형을 생산하게 된다. 항체동형에는 IgM, IgD, IgA, IgG, 및 IgE의 5가지가 있다²⁾.

IgM

μ중쇄를 가진 면역글로불린의 한 종류. 면역반응과정에서 B 세포 표면에 가장 먼저 나타나고, 감염이나 백신 접종 시에 가장 먼저 분비되는 면역글로불린으로, 오량체(pentamer)로 분비된다. 혈액으로 들어가 인체의 감염, 염증 및 손상된 조직 부위로 운반된다. 10개의 항원결합부위를 가지고 있어서 미생물 및 항원입자에 강력하게 결합하여 보체(complement)의 고전경로(classical pathway)를 빠르게 활성화시킬 수 있으나, 큰 크기(900,000 daltons)로 인해 혈액을 떠나 감염된 다른 조직으로의 이동에 제한적이다.

IgD

δ중쇄를 가진 면역글로불린의 한 종류로, 성숙 미경험 B림프구의 표면에 존재하는 면역글로불린으로, 단량체(monomer)형태로 만들어지며, 분비되는 항체 중에서는 거의 발견되지 않는다.

IgA

α중쇄를 가진 면역글로불린의 한 종류로, 단량체(monomer) IgA는 림프절, 비장, 골수의 형질세포(plasma cell)에서 생성되어 혈액으로 분비되고, 이량체(dimer) IgA는 점막 아래의 림프조직에서 만들어져 장, 젖, 침, 땀, 눈물과 같은 분비액에 존재한다. 단량체 IgA는 체액과 조직에서 항원에 결합하는 기능을 하는 반면, 이량체 IgA는 점막 표면에서 점액(mucus)에 결합하여 존재하면서 감염에 취약한 점막상피 표면 보호 기능을 주로 수행한다. 삼량체(trimer)로 만들어 지기도 한다.

IgG

γ중쇄를 가진 면역글로불린의 한 종류로, 림프절, 비장 및 골수에서 만들어지고 림프와 혈액을 순환하며, 혈장 내 면역글로불린 중 가장 많은 항체이다. 구조적 유연성을 지녀 IgG 분자가 동시에 병원체의 표면항원 두 군데에 결합할 수 있고, 보체성분 C1과도 결합할 수 있게 된다. 인간에서 IgG1, IgG2, IgG3 및 IgG4라는 4종류의 서로 다른 아형(subtype) 또는 아종(subclass)으로 세분된다. FcRn에 의해 태반을 통과하여 직접 태아의 혈류에 전달되어 신생아의 초기 방어력을 부여하는 역할을 한다. 5가지 항체동형 중에서 생존기간이 가장 긴 항체 유형이다.

IgE

ε중쇄를 가진 면역글로불린의 한 종류로, 혈청 내에 가장 적은 항체동형이다. 비만세포(mast cell), 호산구(eosinophil) 및 호염구(basophil)에 강력한 결합력을 가지는데, 비만세포에 부착한 IgE에 항원이 결합하면 비만세포가 활성화되어 히스타민(histamine) 등의 염증매개인자들이 방출되어 국소적인 체액의 축적, 부종, 발적 및 통증이 유발되고, 혈관의 투과성이 증가되어 체액이 상피를 통과하여 바깥쪽으로 흐르게 함으로써 기생충의 제거에 용이해진다²⁾.

항체는 병원체와 결합하여 무력화시키며, 면역세포 및 면역 구성인자들에 의한 파괴가 용이하게 하고, 각각의 항체는 특이성이 있어 특정 항원에만 반응할 수 있다. 항원을 접촉하기 전의 B세포는 세포수용체인 막결합형 면역글로불린만을 발현하지만, 항원을 만나면 B세포가 증식하고 형질세포로 분화하여 막결합형 면역글로불린과 동일한 분비형 항체를 분비한다. 항체의 주된 기능은 미생물과 결합하여 미생물의 감염성을 차단 또는 중화하고, 또한 독소의 숙주세포로의 부착을 방해하여 독소의 병리작용을 차단하는 것이며, 이런 기능은 중화작용(neutralization), 옵소닌화(opsonization), 그리고 보체 활성화(complement activation)작용을 통해 이루어진다³⁾.

옵소닌화(opsonization)

대식세포와 호중구는 IgG 항체의 Fc 부분에 대한 수용체를 발현하고 있는데, 항체는 병원체나 다른 입자의 표면을 코팅(옵소닌화)하여 대식세포와 호중구가 옵소닌화된 입자에 특이적으로 결합하여 포식작용을 촉진시킨다.

응집반응(agglutination)

항체와 다른 분자들이 1개 이상의 항원입자에 결합하여 복합체가 만들어져 한번에 많은 병원체가 포식작용에 의해 제거될 수 있도록 한다.

중화작용(neutralization)

병원체에 결합한 항체는 미생물이 세포에 결합하는 것을 억제하여 미생물이 숙주세포를 감염시키는 능력을 차단하고, 감염세포로부터 주변의 미감염세포로 미생물이 확산되는 것을 억제하며, 또한 독소가 세포에 결합하는 것을 차단하여 독소의 병적인 효과를 억제한다.

보체 활성화(complement activation)

보체계 구성성분인 C1q가 항원에 결합한 항체(IgM 또는 IgG)의 Fc 부분에 결합하여 보체계가 활성화되어 막공격복합체(membrane attack complex, MAC) 형성으로 인해 세포용해가 유도된다³⁾.

항원(Antigen), 항원결정기(epitope), 바이러스, 병원균, 독소, B세포, 염증, 점액(mucus), 비만세포(mast cell), 호산구(eosinophil), 호염구(basophil), 히스타민(histamine), 기생충

한승현/서울대학교

윤상선/연세대학교

1. Abbas, A.K., Lichtman, A.H., and Pillai, S. 2017. Cellular and molecular immunology (9th edition), Elsevier, Philadelphia, USA.
2. Janeway, C.A., Travers, P., Walport, M., and Shlomchik, M. 2001. Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. 5th edition. Garland Science, New York, USA.
3. Forthal, D.N. 2014. Functions of antibodies. Microbiol. Spectr. 2, 1–17.