비만세포

골수유래(bone marrow-derived)의 과립(granule) 함유 세포로 결합 조직(connective tissue)에서 발견되며 히스타민(histamine), 사이토카인(cytokine) 등을 분비함으로써 알러지 반응에 가장 중요한 역할을 하는 면역세포이다.

그림 1. 비만세포 (제작: 신나리/KRIBB)

목차

척추동물 면역 세포의 일종으로 결합조직, 장, 폐 등 혈관, 신경 주변 조직에 존재하며 알러지 반응에서 가장 중요한 역할을 한다. 세포 내 많은 과립을 가지고 있으며 염기성 염색시약으로 잘 염색되는 단핵세포이다. 골수의 조혈성 유래(hematopoietic-derived) 다분화능 줄기세포가 분화되지 않은 상태로 혈액을 타고 순환하다 점막 조직 또는 결합 조직으로 이동하여 성숙된 비만세포로 분화된다. 줄기세포 인자(stem cell factor), 인터루킨(interleukin; 예, IL-3, IL-4, IL-9, IL-10) 등의 사이토카인이 비만세포로의 분화를 유도하며, 분화/성숙된 비만세포는 염증 반응을 관리하고 조직 재생과 재형성을 조절한다.

염기성 염색시약으로 염색된다는 점에서 백혈구의 일종인 호염구(basophil)와 공통점을 가지며, 면역글로불린 E(immunoglobulin E; IgE)의 Fc 부위와 강한 결합력이 있는 Fc 수용체(FcεRI)를 가진다는 점도 공통된 특징이다. 세포 표면에 발현되는 이 수용체에 IgE가 결합하면 몇 주 동안 그대로 유지되면서 IgE에 항원(antigen)이 접촉할 때마다 비만세포가 활성화된다. 즉, IgE에 의해 비만세포 내 과립이 분해되면서 과립 안의 화학 물질이 주변 조직으로 분비된다.

1878년 독일의 의과학자 파울 에를리히(Paul Ehrlich)의 박사 학위 논문에서 최초로 기술되었으며, 세포 내 과립 형태 때문에 독일어 어원의 ‘영양상태가 좋은(well-nourished)’을 뜻하는 ‘Mastzellen’으로 명명되었다. 20세기 중반까지도 염증과 알러지 반응에 관여한다는 사실은 알려지지 않았으나 자가면역질환(autoimmune disease)이나 선천, 적응 면역 반응 연구 중에 연관성이 밝혀지게 되었다.

피부 표면 아래, 혈관이나 림프관 주변, 신경 내부, 호흡기, 소화기 및 요로에 분포되어 과민증 또는 알러지 반응과 같은 염증 반응을 중재한다. 세포 안의 과립(granule)에는 히스타민, 인터루킨, 헤파린, 다양한 효소(enzyme) 등을 저장하고 있으며, 알러지를 일으키는 항원(알러젠, allergen)에 의한 자극을 받게되면 과립으로부터 내용물이 주변 세포로 분비된다. 이 반응을 통해 주변 혈관의 투과도가 증가하고 점액이 존재하는 조직의 경우 점액 생산량이 증가한다. 이러한 알러지 반응은 과민성 반응(hypersensitive reaction)의 일종으로 IgE에 의존적인 제1형 과민성 반응에 속하며, 전신 아나필락시스(anaphylaxis) 또는 건초열(hay fever), 천식, 음식 알러지, 습진, 두드러기 등의 국소적 아나필락시스 등의 증상을 유발한다.

비만세포 관련 질환인 특발성 비만세포 활성 증후군은 원인이 불분명한 질환으로 비만세포의 활성이 과도하게 높은 상태로 유지되 히스타민, 사이토카인 등의 비만세포 과립 내 화학물질이 과도하게 방출되는 현상을 보인다. 두드러기, 붓기, 호흡 곤란, 심한 설사, 저혈압 등의 아나필락시스 증상을 보이며 반복적으로 발병한다. 이 경우 비만세포로부터 분비되는 매개체 억제제를 사용한 치료 개선을 통해 증상을 완화시킨다.

일반적인 상태에서 급성 스트레스는 뇌하수체로부터 부신피질 자극 호르몬 방출인자(corticotrophin-releasing factor, CRF)를 분비하도록 유도하며 이는 뇌하수체 전엽으로부터 부신피질 자극호르몬(adrenocorticotropic hormone) 분비를 통해 스트레스에 대응하는 반응을 이끌어낸다. 비만세포는 표면에 CRF 수용체를 발현하고 있어 스트레스 반응(stress response)에도 관여한다. 내장 과민성과 감각 신경 종결의 민감도를 높이고 통증 역치를 낮추는 데 핵심적인 역할을 가지며, 최근 연구에 따르면 CRF2는 비만세포 활성화를 억제하는 조절능을 가져 신경학적 항상성 조절에도 비만세포가 관여하고 있음을 밝힌 바 있다.

그림 2. 뇌 손상, 스트레스 반응에 관여하는 비만세포 (출처: https://doi.org/10.3389/fnins.2017.00703)

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신나리/한국생명공학연구원

송미령/한국외국어대학교