대식세포

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대식세포

[ Macrophage ]

대식세포(Macrophage)는 신체 조직 전체에 존재하는 선천면역세포 중 하나로, 침입한 외부 병원체 및 죽은 세포 또는 파편을 포식작용을 통해 제거하고 몸을 보호하는 중요한 세포이다. 대식세포의 형태로는 뇌에서는 미세아교세포(Microglial cell), 간에서는 쿠퍼세포(Kupffer cell) 등으로 조직 내에 존재한다. 또한, 상처 치료, 염증 반응 등 주요 면역 반응들에서 중요한 역할을 수행한다.

그림 1. 대식세포와 결핵균 사진 (출처: GettyImages-909257906)

목차

  1. 1.대식세포의 기능
    1. 1.1.대식세포의 식균작용
    2. 1.2.대식세포의 면역작용
    3. 1.3.대식세포의 분극화
  2. 2.조직의 대식세포
    1. 2.1.폐
    2. 2.2.간
    3. 2.3.뇌
    4. 2.4.장관
    5. 2.5.비장
    6. 2.6.지방조직
  3. 3.관련용어
  4. 4.집필
  5. 5.감수
  6. 6.참고문헌

대식세포의 기능

대식세포의 식균작용

식균작용은 대식세포, 호중구 그리고 수지상세포와 같은 포식세포들이 박테리아나 이물질 등의 항원이 체내로 들어왔을 때 일으키는 일종의 면역반응이다. 식세포의 수용체가 병원체를 인식하게 되면 막이 박테리아를 감싸고 식포(Phagosome)을 형성하여 박테리아를 흡수한다. 이러한 식세포의 수용체는 광범위하기 때문에 다양한 물질을 인식하여 염증 신호 전달 과정을 활성화 할 수 있다. 식균작용은 크게 다섯가지의 단계로 나누어진다.

  • 1단계: 병원체에 부착한다.
  • 2단계: 세균을 흡입하여 식포를 형성한다.
  • 3단계: 식포와 리소좀(Lysosome)이 합쳐져 파고리소좀(Phagolysosome)이 형성된다.
  • 4단계: 효소에 의해서 섭취된 미생물을 소화시킨다.
  • 5단계: 소화된 병원체들이 방출되거나 대식세포 표면의 주요 조직 적합성 복합체(Major histocompatibility complex; MHC)에 제공되어 후천면역 활성화 등의 추가적인 면역반응을 일으킨다.

그림 2. 대식세포의 식균작용 (제작: 박윤경/조선대)

대식세포의 면역작용

사람은 다양한 미생물에 지속적으로 노출되지만 대식세포의 작용으로 인해 다양한 병원균의 침입을 예방한다. 대식세포는 박테리아를 인식하고 제거함으로써 면역 체계에서 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 림프구의 활성화와 증식을 조절하며 항원과 세포에 의한 T 및 B 림프구의 활성화 과정에 필수적이다.

대식세포의 분극화

대식세포의 분극화는 M1(Classically activated macrophage)와 M2(Alternatively activated macrophage) 두 가지 대식세포가 존재한다.

M1 대식세포는 바이러스나 박테리아와 같은 다양한 병원체로부터 방어하기 위하여 다양한 염증반응을 일으키고 병원균 감염의 초기 상황에서는 M1 형질로 분화한다.

M2 대식세포는 항염증성 반응과 조직의 리모델링에 연관되어 있고 너무 강한 염증반응이 일어나면 세포사멸이나 M2 분극화를 통하여 조직의 치료를 촉진한다.

조직의 대식세포

대식세포는 신체의 거의 모든 기관에 존재한다. 각 기관과 주변환경은 각각 고유의 기능을 가지게 한다.

폐
  • 사람이 공기를 들이마실 때 박테리아, 바이러스, 곰팡이, 유기물질 그리고 무기물질 등과 같은 독성물질이 체내로 흡입될 수 있다.
  • 폐포대식세포(Alveolar macrophage)의 표면에는 만노스수용체(Mannose receptor), β-D 글루칸수용체(β-D Glucan receptor) 그리고 스캐빈저수용체(Scavenger receptor)와 같은 C-렉틴 수용체그룹(C-Lectin receptor group)이 존재하고 침입한 병원균을 인식한다.
  • 결핵에 관해서는 TLR2, TLR1 그리고 TLR6가 매우 중요하다.
간
  • 간에는 쿠퍼세포(Kuffer cell)라는 대식세포가 다양한 역할을 수행한다.
  • 항상성을 유지하기 위하여 쿠퍼세포는 기능성 철분, 빌리루빈 물질대사(Bilirubin metabolism)를 유지한다.
  • 간의 손상이 일어났을 항염증성 사이토카인(Anti-inflammatory cytokine)을 분비하여 염증반응을 완화시키는 역할을 한다.
뇌
  • 뇌에는 면역기능을 담당하고 뇌에서의 대식세포라고 불리는 미세아교세포(Microglia cell)가 존재한다. 미세아교세포는 뇌손상, 뇌경색 그리고 신경퇴행성질환으로 인한 말초신경계의 기능적 장애를 빠르게 인식하고 다양한 기능을 수행하기 위하여 활성화된다.
  • 미세아교세포는 뉴런이 손상되었을 때 그 병변 부분으로 이동하여 활성화된다.
  • 미세아교세포는 LPS, 그리고 바이러스의 당단백질을 인식하기 위한 수용체가 존재한다.
  • 활성화된 미세아교세포는 신경보호를 위하여 항염증성 사이토카인이나 신경성장인자를 생산하지만 신경 장애를 일으키는 요소인 전염증성 사이토카인(Pro-inflammatory cytokine이나 NO, ROS를 생산한다.
  • 알츠하이머 질병에서 베타아밀로이드는 미세섬유아세포를 활성화하여 신경장애요소를 일으키는 물질들을 분비시킨다.
장관
  • 장관 점막에 존재하는 대식세포는 다른 조직에 존재하는 대식세포보다 염증반응을 강하게 감소시킨다.
  • 장관의 대식세포는 염증반응을 줄이기 위하여 항염증성 사이토카인인 IL-10을 지속적으로 생산한다.
비장
  • 비장은 여러 종류의 대식세포가 존재하는 대표적인 장기이다.
  • 비장은 껍질, 적색 속질, 백색 속질, 동맥과 정맥 구조를 갖는다. 비장에 존재하는 대식세포는 각각 지역에 따라 대식세포가 구분되어 질 수 있다.
지방조직
  • 비만 환자의 지방 조직의 지방 세포 사이에 대식세포가 많이 존재한다.
  • 지방세포 사이의 대식세포는 대부분 M1 대식세포이고 염증성 사이토카인인 TNF-α (Tumor necrosis factor alpha)나 IL-6를 생산한다.
  • 생성된 사이토카인은 지방 세포 주변에서 반응하고 인슐린에 대한 감수성을 약화시킨다. 이러한 증상 때문에 지방세포는 글루코스의 섭취 능력이 감소하여 당뇨병의 위험이 증가한다.

관련용어

미세아교세포(Microglial cell), 쿠퍼세포(Kupffer cell), 수지상세포, 사이토카인, 바이러스, 면역반응, 선천면역, 미생물, 세포주, 병원균, 호중구, 식포(Phagosome), 리소좀(Lysosome), 파고리소좀(Phagolysosome), 세균, 증상, 염증, 항원, 주요 조직 적합성 복합체(MHC)

집필

박윤경/조선대학교, 강희경/조선대학교, 박종관/공주대학교

감수

이은진/고려대학교

참고문헌

  1. Hiroshi, N. 2018. The phagocytic function of macrophage-enforcing innate immunity and tissue homeostasis. Int. J. Mol. Sci. 19, pii: E92.
  2. Thomas, A.W. and Peter, J.M. 2011. Protective and pathogenic functions of macrophage subsets. Nat. Rev. Immunol. 11, 723-737.