[기초 과학] 면역학 (Immunology) 챕터1 -(innate, adaptive immunity, antigen, antibody 등)

Immunology

 

Ch1

 

Immune system 들이 foreign substances 에 집단적으로 , 협력적으로 반응하는 것을 immune response 라고 부른다.

 

꼭 infectious microbes 에만 immune system 이 반응하는게 아니라 , noninfectious foreign substance 도 immune response 를 일으킬 수 있다.

 

1960 년대 이후로 immune system 와 그것의 functions 들에 대한 이해가 두드러지게 가능해짐.

(cell culture techniques 의 진보로 이게 가능해짐 : monoclonal antibody production 이 여기에 속함)

(그리고 immunochemistry , recombinant DNA methodology , x-ray crystallography , creation of genetically altered animals 등이 또한 immune phenomena 를 구조적 , 생화학적 용어로 기술 가능케 해 줌)

 

[Innate and Adaptive immunity]

 

Innate immunity(= natural or native immunity) : microbes 에 대항하는 early line of defense 을 제공함.

 

cellular and biochemical defense mechanism 을 구성함.

 

주된 구성요소

 

1.     physical and chemical barriers 

 

ex) epithelia and antimicrobial substances (epithelial surfaces 에서 만들어진다)

 

2.     phagocytic cells(ex) neutrophils , macrophages) 과 natural killer(NK) cells

 

3.     blood protein

 

ex) complement system 의 members 와 inflammation 의 other mediators 들

4.     cytokines 이라 불리는 proteins

 

(보충 설명: innate immunity 의 many activities 를 regulate 하고 coordinate 해 주는 게 cytokines)

 

 

 

adaptive immunity

 

가장 큰 특징: 특정 molecules 에 대한 specificity 를 지님다. 그리고 그것을 Remember 할 수 있어서 , same microbe 에 노출되면 more vigorously 하게 respond 한다.

 

즉 specific immunity 를 지니다.

(또는 acquired immunity 라고도 부른다.)

 

주된 구성 요소

 

1.lymphocytes

 

2.lymphocytes 의 secreted products.

(ex) antibodies)

 

antigens: specific immune response 를 야기시키는 foreign substances

 

 

innate and adaptive immune responses 는 host defense 에 있어서의 integrated system 의 구성요소가 된다.

 

Innate immunity 는 infections 에 대해서 initial defense 역할을 효과적으로 수행한다.

그러나 , many pathogenic microbes 가 innate immunity 에 저항하는 쪽으로 진화를 해서 , 이들을 제거하는데 , more powerful 한 adaptive immunity mechanism 이 요구됨.

 

즉 , innate immunity 가 microbes 와 response 하는 게 adaptive immune system 을 stimulate 시켜 준다.

 

(진화론적 측면에서 , innate immunity 가 먼저 발생하고 , adaptive immunity 가 나중에 진화된 거라네……[Box 1-1 참고])

 [Types of Adaptive immune responses]

 

adaptive immune responses 의 two types

[Figure 1-2 참조]

1.     humoral immunity

2.     cell-mediated immunity

 

 

humoral immunity : blood 와 mucosal secretions 내에 존재하는 antibodies 라는 molecules 에 의해 기능함.

(antibodies 는 B lymphocytes=B cell 에서 만들어짐)

 

Antibodies : microbial antigens 을 인식함. -> microbes 의 infectivity 를 neutralize 시킴 -> 그리고 various effector mechanisms 에 의한 이들의 elimination 을 위해 microbes 를 target 시켜줌.

 

Extracellular microbes 와 their toxins 에 대항하는 principal defense mechanism 이다.

 

Antibodies 는 각각 specialized 되어서 , 각기 다른 effector mechanisms 을 activate 시킴.

 

Ex) some type of antibodies 는 host cell 에 의한 microbe 의 ingestion(phagocytosis) 을 촉진시킴

Ex2) other antibodies 는 bind 되어서 cell 로부터 inflammatory mediators 의 release 를 trigger 시킨다.

 

 

Cell-mediated immunity=cellular immunity

 

T-lyphocytes(=T cell) 에 의해 mediated 된다.

 

Viruses 나 some bacteria 등의 intracellular microbes 들은 phagocytes 와 other host cell 내에(이런 곳은 circulating antibodies 가 접근할 수 없음)서도 살아 남아서 , 증식을 한다.

 

è  이런 infection 에 대항하는 defense 가 바로 a function of cell-mediated immunity 다.

(이로 인해 phagocytes 내에 거주하던 microbes 를 파괴시킬 수 있게 되고 , 또는 infecte3d cell 을 죽일 수도 있게 되는 거다.)

 

 

 

[Figure 1-3 참조]

 

foreign antigen 에 노출됨으로써 , 유발되는 immunity 를 active immunity 라고 부른다.

(이런 이름이 붙은 이유: immunized individual 이 antigen 에 반응하여 active role 을 수행하는 것이므로)

 

a particular antigen 과 마주친 적이 없는 individual and lymphocytes 을 naïve 하다고 부른다.

(그들은 immunologically inexperienced 한 것이기 때문에)

 

passive immunity : specifically immunized individual 로부터 serum or lymphocytes 를 다른 individual 에게 transferring 시킴으로써 획득되는 immunity

 

장점: resistance 를 rapidly 하게 제공 가능. (active immune response 가 develop 하는 시간을 기다릴 필요가 없는 것이쥐)

 

ex) maternal antibodies 를 fetus 로 transfer 하는 것.

Ex) tetanus 나 rabies 등의 potentially lethal infection 에 대한 치료책으로 이 방식을 통해 접종을 한다…..

 

 

[Cardinal features of adaptive immune responses]

 

모든 humoral and cell-mediated immune responses 는 이러한 반응들을 mediate 하는 lymphocytes 들의 특징을 반영하는 많은 fundamental properties 를 지닌다.[Table1-3참고]

 

specificity and diversity

 

[Figure 1-4 참고]

 

immune response 는 distinct antigen 에 대해 specific 하다.

(individual lymphocytes 에 의해 specifically recognized 되는 antigens 의 parts 들을 determinants 또는 epitopes 이라 부른다)

 

그리고 different specificities 를 지닌 lymphocytes 의 clones 을 unimmunized individual 에게 주입하면 , 이 또한 foreign antigen 에 respond 한다.

è  이게 바로 clonal selection hypothesis 의 basic tenet 가 되는 concept 이다.

 

An individual 내의 lymphocytes 의 total number of antigenic specificities 를 lymphocyte repertoire 라고 부른다. (이건 매우 크다)

(ex) an individual 의 immune system 은 10^7~10^9 의 distinct antigenic determinants 를 식별할 수 있다.) -> 이와 같은 lymphocyte repertoire 의 property 를 diversity 라고 부른다.

(이게 가능한 이유: antigens 을 위한 lymphocyte receptors 의 antigen-binding sites structures 가 다양하기 때문이다.)

 

è  이와 같이 diverse antigen receptors 를 만들어 내는 molecular mechanism 은 Chapter8 에서 다룰 것이다.

 

 

Memory

 

Foreign antigen 에 노출되는 게 다시 반응하는 능력을 증강시킨다.

 

Second and subsequent exposure 되는 걸 두고 secondary immune responses 라고 부른다.( more rapid , larger , 그리고 양적으로도 다르게 일어난다)

[Figure 1-4 참고]

 

antigens 에 의해 naïve lymphocytes 가 stimulation 되면 long-lived memory cells 이 만들어진다. [Chapter 3 에서 자세히 보게 된다.]

 

è  이러한 memory cells 은 special characteristics 을 지니고 있어서 , 이전에 antigen 에 노출된 적 없는 naïve lymphocytes 보다 더욱 효율적으로 respond 하게 해 준다.

 

Ex) memory B lymphocytes 는 antibodies 를 만들어 내는데 , 이게 바로 antigens 에 bind 된다. 이건 primary immune response 에서 만들어진 antibodies 가 하는 것보다 higher affinities 를 지닌다.

Ex2) memory T cells 은 naïve T cells 보다 antigen 에 더욱 vigorously 하고 rapidly 하게 반응한다.

 

 

Clonal expansion

 

Antigen 에 대해서 identical receptors 인 cells 들의 숫자가 증가하는 것을 이르는 말이다. 이들은 결국 clone 이기에……

 

이러한 antigen-specific cells 의 증가는 adaptive immune response 가 빠르게 dividing 하는 infectious pathogens 에게 밀리지 않게 페이스를 조절 해 준다.

 

 

 

Specialization

 

Humoral immunity 와 cell-mediated immunity 는 different classes of microbes 의 의해 개시되던지 아니면 , different stages of infection(extracellular and intracellular) 인 same microbes 에 의해 개시된다.

 

그리고 each type of immune response 는 class of microbe 에 대항하여 host 를 보호한다.

 

Contraction and homeostasis

 

Antigen stimulation 이 있는 후 자연스레 이 반응은 시들시들해지기 마련이고 , resting basal state 로 돌아오는 걸 homeostasis 라고 부른다. [Figure 1-4]

 

Stimuli(자극원) 이 결핍된 lymphocytes 는 apoptosis 에 의해 죽게 된다.

[Chapter 11 에서 자세히 보게 될 것이다.]

 

Nonreactivity to self.

 

모든 normal individual’s immune system의 가장 두드러진 특징 중 한 가지는 , many foreign (nonself) antigen 은 식별하고 , 반응하고 , 제거하면서 , individual’s own(self) antigenic substances 에는 harmful 하게 반응하지 않는다는 거다.

 

Immunological unresponsiveness 는 tolerance 라고도 부른다.

(tolerance to self antigens 이라고도 부르고 , 그저 self-tolerance 라고도 부름)

è  이건 several mechanisms 에 의해 유지된다.

[Chapter 11 에서 보게 될 것이다.]

 

이 시스템이 망가져 버리면 , self antigen 을 공격하는 immune responses 가 발생하게 된다. (autologous antigens)

-> 이걸 autoimmune diseases 라고 부른다.

[Chapter 18 에서 잘 보게 될 것이다.]

 

 

[간단한 정리]

 

specificity and memory -> 반복적으로 일어나거나 지속되는 infections 에 대항할 수 있게 해 준다.

 

Diversity -> 환경 속에 존재하는 many potential pathogens 에 대해 individuals 을 지키는 데 필수적이다.

 

Specialization -> 특정 타입의 microbes 에 최적의 조건으로 싸우기 해 준다. 즉 custom design responses 를 가능케 해 준다. (각각의 고객에 맞춰 대응하는 서비스)

 

Contraction -> 한번의 격전 후 resting state 로 돌아오게 해 주고 , other antigen 에 반응할 준비단계로 다시 돌아가게 해 준다.

 

Self-tolerance -> lympocytes 의 diverse repertoire 를 유지하는 동안 , one’s own cells 과 tissues 에 대항하는 harmful reaction 이 발생치 않도록 막아준다.

 

 

[Cellular Components of the Adaptive immune system]

 

immune system 에 있어서 principal cells 은 lymphocytes , antigen-presenting cells , effector cell 이다.

 

Lymphocytes-> humoral and cellular immunity 의 mediators 역할을 함. 즉 foreign antigens 을 specifically recognize 하고 respond 함.

[Figure 1-5 참고.. 다양한 lymphocytes 종류]

 

B lymphocytes-> antibodies 를 만들 수 있는 유일한 세포.

-> extracellular(cell surface 도 포함) antigens 을 식별.

-> humoral immunity 의 mediators 로 기능함.

 

T lymphocytes -> cell-mediated immunity 의 mediators

-> intracellular microbes 를 식별 하여 파괴시킴.

-> antibody molecules 을 만들어 내지 않는다.

[Chapter 7 에서 자세히 보자]

è  antigen 에 대해 restricted specificity 를 지닌다.; 보충하자면 , 이들은 , major host compatibility complex(MHC) 내의 genes 에 의해 encoded 된 host protein 에 붙어 있는 peptide antigens 만을 인식한다. 이러한 peptide antigen 은 other cells 의 surfaces 위에 드러난다.

è  그래서 T cells 은 soluble antigens 에 반응하지 않고 , cell surface-associated antigens 에 반응한다. [Chapter 6 에서 보게 된다.]

 

종류: helper T cells , cytotoxic or cytolytic T plymphocytes [CTLs]

 

helper T cell -> cytokines 이라 불리는 proteins 을 분비한다. (antigen 이 자극할 때)

이 cytokines 은 T cell 와 B cell , macrophages , other leukocytes 등의 proliferation 과 differentiation 을 촉진시킨다.

 

CTLs -> viruses 나 other intracellular microbes 에 의해 감염된 cells 을 죽여 버린다. 이러한 cell 들은 foreign antigens 을 만들어 내기에……. 결국 foreign antigens 을 만들어 내는 cell 들을 죽여 버리는 거다.

 

Regulatory T cell -> immune responses 를 inhibit 시키는 역할을 한다.

[Chapter 11 에서 자세히 보게 될 것이다.]

 

natural killer cells[NK cells] -> innate immunity 에 속한다.

 

[Chapter 3 에서 더욱 자세히 종류들에 대해 알아 보자.]

 

lymphocytes 의 different classes 는 CD molecules 이라 이름 붙여진 surface proteins 의 expression 으로 구별 가능하다.

 

Adaptive immune responses 가 initiation 되고 development 되려면 , antigen 이 captured 되고 , specific lymphocytes 에게 displayed 되어야 하는데 , 이러한 일을 해 주는 cell 을 antigen-presenting cells (APCs) 라고 부른다.

 

 

 

 

The most specialized APCs -> dendritic cells

(더욱 자세히 들어가기 : 이 dendritic cell 은 외부에서 들어온 microbial antigen 을 capture 한다. 그리고 이것들을 lymphoid organs 으로 transport 시킨다. 그리고 이 녀석들을 naïve T lymphocytes 에게 present 시켜서 , immune responses 가 initiate 되게 만든다.)

 

[Chapter 6 에서 다양한 APCs 에 대해 배우자]

 

antigen 을 elimination 시키려면 종종 effector cells 이라 불리는 cell 의 참여가 요구된다.

 

Effector cells -> microbe 를 제거하기 위한 immune response 의 final effect 를 mediate 한다.

(ex) activated T lymphocytes , mononuclear phagocytes , other leukocytes 들이 각기 다른 immune response 에서 effector cells 로서 기능한다.)

 

[ Chapter 3 에서 자세히 보자]

 

 

[Overview of immune responses to microbes]

 

the Early innate immune response to microbe

 

microbes 가 유입되는 걸 막거나 , tissues 에 서식가능한 many microbes 의 성장을 제한시켜 주는 게 innate immune system 이다.

 

Epithelia 가 피부나 , 장 내 , 호흡기관 내에 쭉 존재하며 얘들이 microbes 의 유입을 막아 준다. 만약 microbes 들이 이러한 epithelial barrier 를 통과하면 , subepithelial tissue 내에 있는 macrophages(그리고 other phagocytic leukocytes) 와 마주치게 될 것이다. 그러면 이것들은 자신들의 surfaces 에 receptors 를 드러낼 것이고 , 이게 microbes 를 bind 해서 ingest 시킨다.

 

Activated macrophages 는 ingested microbes 를 제거하기 위해 집단적으로 several functions 을 수행한다.

 

이 녀석들은 reactive oxygen species 와 lysosomal enzymes 을 만들어 낸다. 그리고 이것들이 ingested 된 microbes 를 파괴시킨다.

 

또한 macrophages 는 blood vessels 로부터 infection site 로 neutrophils 같은 other leukocytes 을 불러 오게 해 주는 cytokines 을 분비한다.

 

Cytokines 은 many of the cellular responses of innate and adaptive immunity 에 중요한 secreted protein 이기에 , immune system 에서 messenger molecules 로서 기능한다.

 

Microbes 를 파괴하기 위해 leukocytes 가 activation 되고 , local accumulation 되는 게 바로 inflammation 이라 불리는 host response 의 한 부분이다.

 

Some infectious pathogens (특히 viruses) 에 대한 innate immune response 는 interferons 이라 불리는 anti-viral cytokines 의 ‘생산’ 과 NK cells 의 activation 으로 이루어지는데….. NK cell 은 virus-infected cell 을 죽인다.

 

이러한 defense reaction을 버텨낼 수 있는 microbes 는 blood stream 에 진입할 수 있을 지도 모른다. (innate immunity 의 circulating protein 에 의해 식별당하겠쥐)

 

innate immunity 의 the most important plasma proteins 은 the members of the complement system 이다.

 

Complement proteins 은 microbial surfaces 에 의해 directly activated 될지도 모른다.

è  그리고 이게 inflammation 을 유발하는 cleavage products 의 생산을 일으키고 , enhanced phagocytosis 를 위한 microbes 의 coating 을 일으키며 , microbial cell membrane 에 hole 을 만들어서 , 그들이 lysis 되게 만들어 버린다.

(우리는 나중에 이러한 complement 가 classical pathway 라 불리는 antibodies 에 의해 activated 되는 경우도 있음을 배우게 된다.)

 

innate immunity reaction 은 many infections 을 controlling 하고 eradicating 하는 데 효과적이다.

 

그러나 , pathogenic microbes 들이 열심히 진화해서 , 이 innate immunity 를 뚫어 버려서 더욱 powerful and specialized mechanisms of adaptive immunity 가 필요하게 됨.

 

The adaptive immune Response

 

Most microbes 에 대항함에 있어서 three main strategies 를 사용한다.

 

1.     secreted antibodies 가 extracellular microbes 에 bind 한다. 그리고 host cell 을 infect 시키는 그들의 능력을 block 시키고 , phagocytges 에 의한 ingestion , subsequent destruction 을 촉진시킨다.

2.     phagocytes 가 microbes 를 ingest 하고 , kill 시켜 버린다. 그리고 helper T   cells 은 phagocytes 의 microbicidal abilities 를 증강시켜 준다.

3.     CTLs 은 antibodies 에 접근할 수 없는 microbes 에 의해 infected 된 cells 들을 파괴 시켜 버린다.

 

이 system 의 목표는 intestinal lumen , circulation , inside cells 등 다른 해부학적 지역에 분포하는 다양한 microbes 에 대항하는 하나 이상의 defense mechanisms 을 활성화 시키는 거다.

 

특징: maturation 동안 , 그리고 antigen stimulation 후에 large number of lymphocytes 을 만들어 낸다. 그리고 microbes 에 대항하기 위한 the most useful cells 을 selects 한다.

 

이와 같은 selection 과정이 adaptive immune response 의 efficacy 를 maximize 시켜준다.

 

[Figure 1-6 참고]

 

The capture and display of microbial antigens

 

Any antigen 에 대해 specific 한 naïve lymphocytes 의 숫자가 매우 적다. (10^5~10^6 개의 lymphocytes 중 1개 정도만 이런 능력을 지님) , 그리고 available antigen 의 quantity 도 또한 매우 적다. 그래서 , microbes 를 capture 하고 , 이들을 correct location 에 concentrate 시키고 , 이 antigens 들을 specific lymphocytes 에 delivering 할 special mechanism 이 요구된다.

 

Dendritic cells 란?

 

è  microbial peptides 를 naïve CD4+ and CD8+ T lymphocytes 에 display 해주고 , protein antigens 에 대해 adaptive immune response 를 initiate 하는 APCs 이다.

 

Epithelia and connective tissues 내에 존재하는 dendritic cells 은 microbes 을 capture 하고 , their proteins 을 peptides 로 digest 시켜 버린다. 그러고 나서 , 그리고 their surface 에 MHC molecules 에 bound 된 these peptides 를 express 시킨다. (??). 그리고 이러한 MHC molecules 은 peptide display molecules 로 specialized 된다.(??)

 

è  their antigenic cargo 를 carrying 해서 lympho nodes 에 draining 하고 , naïve T lymphocytes 가 계속적으로 recirculate 하는 것을 통해 the same region of the nodes 에 계속 자리를 차지할 수 있게 된다. (??)

è  그래서 , antigen finding 을 위한 receptor 를 지닌 lymphocytes 일 확률은 the antigen 을 correct anatomic location 내에 recognizable form 으로 concentrating 시킴으로써 , 비약적으로 증가시킬 수 있다.

è  또한 dendritic cells 은 spleen 과 같은 other lymphoid tissues 로 들어가는 the peptides of microbes 를 display 해 준다.

 

Lymph nodes 와 spleen 에 들어가는 intact microbes 또는 microbial antigens 은 specific B lymphocytes 에 의해 unprocessed(native) form 으로 recognized 된다.

 

또한 antigens 을 B lymphocytes 에 display 해 주는 specialized APCs 도 존재한다.

 

 

Antigen Recognition by Lymphocytes

 

A large number of antigens 에 specific 한 lymphocytes 는 antigen 에 exposure 되기 이전에 존재한다. 그리고 an antigen 이 들어왔을 때 , 이 녀석들은 specific cells 을 select 한 다음에 이 cells 들을 activate 시킨다.[Figure 1-7 참고]

 

이러한 fundamental concept 이 바로 clonal selection hypothesis 라고 불린다.

 

(어떻게 immune system 이 a large number and variety of antigens 에 반응할 수 있는 지를 설명할 때 이 clonal selection hypothesis 가 쓰임)

 

이 가설에 따르면..

 

è  antigen-specific clones of lymphocytes develop before and independent of exposure to antigen.

è  Each clone 을 구성하는 cells 들은 identical antigen receptors 를 지닌다. 그리고 이러한 receptors 들은 all other clones 의 cells 들 위에 있는 receptors 들과는 다르다.

è  T lymphocytes 와 B lymphocytes 에 10^6 개 이상의 different specificities 가 있을 것으로 추정된다. 최소 this many antigenic determinants 들이 adaptive immune system 에 의해 recognized 될 수 있다.

 

[자세한 clonal selection 에 대한 내용은 Chapter 3 에서 볼 수 있다.]

 

naïve T lymphocytes 의 activation 은 dendritic cells 위에 presented 된 peptide-MHC complexes 의 recognition 을 요구한다.

 

T cells 을 (MHC molecules 에 bound 된 peptides) activate 시키는 antigen 의 특징은 these lymphocytes 가 오직 other cells 과만 interact 할 수 있고 free antigen 과는 interact 할 수 없음을 확증해 준다는 것이다.

 

-> 이건 충분히 예측 가능한데 , 왜냐하면 T lymphocytes 의 all functions 은 other cells 과 이들의 physical interactions 에 의존하기 때문이다.

즉 , respond 하기 위해 , T cells 은 antigens 을 recognize해야 할 뿐 아니라 costimulators 라 불리는 other molecules 도 recognize 해야 한다.

(이 costimulators 는 microbes 에 의해 APCs 위에서 induced 된다.???)

 

antigen recognition 은 immune response 에 specificity 를 제공하고 , the need for costimulation 은 T cells 이 microbes(the inducers of costimulatory molecules) 에 respond 하고 , harmless substance 에는 not respond 하는 것을 ensure 해 준다.

 

B lymphocytes 는 many different chemical types 의 antigens 을 recognize 하기 위해 their antigen receptors (membrane-bound antibody molecules) 를 이용한다.

 

Engagement of antigen receptors and other signals 이 lymphocyte proliferation 과 differentiation 을 유발시킨다.

 

결국 T lymphocytes 와 B lymphocytes 의 reactions 과 functions 은 굉장히 다르고 , 분리해서 생각해야 한다.

 

Cell-Mediated Immunity : Activation of T lymphocytes and Elimination of Intracellular Microbes

 

Activated CD4+ helper T lymphocytes 는 proliferate 하고 나서 effector cells 로 differentiate 한다. 이 effector cells 들은 secreted cytokines 에 의해 그 functions 이 mediated 된다.

 

CD4+ helper T cells 의 one of the earliest responses 는 cytokine interleukin-2 (IL-2) 를 분비하는 거다. 이 IL-2 는 antigen-activated lymphocytes 상에서 acting 하는 growth factor 다. 이 IL-2 는 이러한 lymphocytes 의 proliferation 을 자극한다. (clonal expansion). Some of the progeny 는 different sets of cytokines 을 분비할 수 있는 effector cells 로 differentiate 한다. 그래서 결국 different functions 을 수행한다.  이와 같은 effectors cells 은 자신들이 만들어진 lymphoid organs 를 떠나서 , sites of infection 으로 migrate 하고 , inflammation 에 관여한다. 이와 같은 differentiated effectors 가 다시 cell-associated microbes 와 encounter 할 때 , 이 effectors 들은 microbes 의 elimination 에 관련된 functions 을 수행하기 위해 activated 된다. CD4+ helper cell lineage 의 some effector T cells 은 cytokine interferon-r(감마) 를 분비하는데 , 이 인터패론은 potent macrophage activator 다. 그리고 macrophages 내에 microbicidal substances 의 생산을 유도한다.

 

그래서 , these helper T cells 은 microbes 를 phagocytosed 한 macrophages 상의 microbial antigens 을 recognize 할 수 있다. 그리고 phagocytes 가 infectious pathogens 을 죽이는 걸 도와줄 수 있다. Other CD4+ effector T cells 은 immunoglobulin E (IgE) 라 불리는 a special class of antibody 의 생산을 자극하는 cytokines 을 분비한다. 그리고 eosinophils 이라 불리는 leukocytes 를 activate 시키는 역할도 이 cytokines 이 한다. 이 eosinophils 은 너무 커서 phagocytosed 시킬 수 없는 parasites 를 죽일 수 있게 해 준다.

 

그리고 CD4+ helper T cells 은 또한 B cell responses 를 stimulate 시킨다.

 

Activated CD8+ lymphocytes 는 proliferate 하고 cytoplasm 내에서 cell 에 harboring 하고 있는 microbes 를 죽이는 CTLs 로 differentiate 한다. These microbes 들은 many cell types 을 infect 하는 viruses 일지도 모른다. 또는 macrophages 에 의해 ingested 되었지만 phagocytic vesicles 로부터 cytoplasm 으로 escape 하는 법을 터득한 bacteria 일지도 모른다. Infected cells 을 파괴시킴으로써 , CTLs 은 reservoirs of infection 을 제거해 버린다.

 

 

Humoral Immunity : Activation of B lymphocytes and Elimination of Extracellular Microbes

 

Activation 상에서 B lymphocytes 는 proliferate 하고 distinct function 을 지닌 different classes of antibodies 를 분비하는 cells 로 분화한다. Many polysaccharide 와 lipid antigens 은 each B cell 상의 many antigen receptor molecules 로 engage 할 수 있고 , B cell activation 을 initiate 할 수 있는 multiple identical antigenic determinants 를 지니고 있다. Protein antigens 에 대한 B cells 의 response 는 CD4+ T cells 로부터의 activating signals (“help”) 를 필요로 한다. (그래서 이와 같은 T cells 을 ‘helper cells’ 이라고 부르는 거다). B cells 은 protein antigens 을 ingest 한다. 그리고 이 녀석들을 degrade 시킨다. Helper T cell 에 의해 recognition 되게 하기 위해 MHC molecules 에 bound 된 peptides 를 display 한다. 그리고 이 T cells 은 B cells 을 activate 시킨다.

 

Expanded B cell clones 의 some of the progeny 는 antibody-secreting plasma cells 로 분화한다.  Each plasma cell 은 same antigen binding site 를 지닌 antibodies 들을 분비하는데 , 이 antibodies 들은 antigen 을 처음으로 recognized 하는 cell surface antibodies (B cell receptors) 들이다.

 

Polysaccharides 와 lipids 는 IgM 이라 불리는 antibody class 의 분비를 주되게 stimulate 시킨다. Protein antigens 은 different classes( IgG , IgA ,IgE) 의 antibodies 생산을 유도한다. 이와 같은 functionally different antibodies 들의 생산 ( 모두 다 same specificity 를 지니고) 을 heavy chain class switching 이라고 부른다. 이게 antibody response 에 plasticity 를 제공하고 ,  many functions 을 수행하게 해 주는 거다. Helper T cells 은 또한 antigen 에 대해 increased affinity 를 지닌 antibodies 의 생산을 stimulate 한다. 이러한 과정을 affinity maturation 이라고 부르는데 , 이러한 과정이 humoral immune response 의 quality 를 증강시킨다.

 

Humoral immune response 는 many ways 로 microbes 와 싸운다. Antibodies 는 microbes 에 bind 하고 이 녀석들이 cells 을 infect 시키지 못하게 막는다. 그래서 microbes 를 neutralizing 시킨다. 이러한 방식으로 antibodies 는 infections 을 막을 수 있다. 즉 , antibodies 는 infections 이 발생하기 전에 이것들을 막아 버리는 the only mechanisms of adaptive immunity 다. ; 이게 바로 potent antibodies 를 생산해 내는 게 vaccination 의 key goal 이 되는 이유다. IgG antibodies 는 microbes 를 coating 하고 이 녀석들의 phagocytosis 하기 위해 targetting 한다. (이게 가능한 이유는 phagocytes<neutrophils and macrophages> 는 IgG 의 tails 을 위한 receptors 를 삐죽 express 하기 때문이다.). IgG 와 IgM 은 complement system 을 activate 한다. (classical pathway 를 통해). 그리고 complement products 는 phagocytosis 를 촉진시키고 , microbes 의 파괴를 촉진시킨다. Some antibodies 는 particular anatomic sites 에서 special roles 을 수행한다. IgA 는 mucosal epithelia 로부터 분비된다. 그리고 IgA 는 the lumens of the respiratory and gastrointestinal tracts 내에서 microbes 를 neutralize ㅎ시킨다. (그 외에도 other mucosal tisseus 에서..). IgG 는 placenta 를 가로 질러 actively 하게 transported 된다. 그리고 newborn 의 immune system 이 mature 해 질 때까지 newborn 을 보호한다. Most antibodies 는 약 3주정도 밖에 못 한다. 그러나 some antibody-secreting plasma cells 은 bone marrow 로 migrate 하고 수 년간 살아 남는다. 그리고 계속 적으로 low levels of antibodies 를 만들어 낸다. 이와 같이 long-lived plasma cells 에 의해 분비되는 antibodies 는 만약 microbes 가 individual 을 infect 시키기 위해 되돌아 올 때 immediate protection 을 제공한다. More effective protection 은 microbes 에 의해 activated 되는 memory cells 에 의해 제공되어진다.

 

Immunological Memory

 

An effective immune response 는 the response 를 initiate 시킨 microbes 를 제거한다. 그리고 나서 a contraction phase 이 일어난다. 이 과정을 통해 the expanded lymphocyte clones 이 죽고 , homeostasis 가 회복된다.

 

The initial activation of lymphocytes 은 long-lived memory cells 을 만들어 내는다. 이것들은 infection 후에도 수년간 생존할 수도 있다.

 

 Memory cells 은 naïve lymphocytes 보다 microbes 와의 싸움을 더욱 효과적으로 치뤄내는데 , 왜냐하면 앞에서도 언급했지만 , memory cells 은 an expanded pool of antigen-specific lymphocytes 를 represent 한다. 그리고 memory cells 은 naïve cells 이 하는 것보다 더욱 효과적이고 더욱 빠르게 antigen 과 respond 한다. 이게 바로 generating memory responses 가 vaccination 의 the second important goal 인 이유다.

 

Memory lymphocytes 의 세밀한 특징은 Chapter 3 에서 배우자.