Transcript 면역반응 - 유한대학
식품의 기능과 기능성 식품과의 관계 1차 기능 2차 기능 3차 기능 영양 기능 감각 기능 생체조절 기능 품질변환 조작 기능성 식품 생명의 유지기능 식 품 중 영 양 소 가 생 체 에 대 하 여 단기적, 장기적으로 영향을 미치는 기능 미각, 후각 응답기능 식품조직, 식품성분이 감각에 요구하는 기능; 포식유발-영양 불균형 -성인병 생리조절 활성기능 생체 조절기능을 가지는 고차원적 생명 활동에 대한 조절기능 - 물리적 조작 (가압, 탈수, 가열 등) - 생화학적 조작 (효소반응 등) - 생물공학적 조작 - 생체방어 기능 - 질병방지 기능 - 질병회복 기능 - 생체리듬 조절 기능 - 노화억제 기능 면역학적 접근
Introduction
기능성을 함유한 건강 식품
건강식품은 소비자의 건강한 삶을 유지하기 위한 욕구를 충족시키는 식품이다 . 건강식품은 과학적인 증거를 기초로 생산되어야 한다 .
생체 방어 - 항 알레르기 - 면역부활 - 임파구 자극 질병 방어 질병 회복 - 바이러스성 - 세균성 질병 - 종양에방 - 조혈기능 조절 - 각종 성인병 - 각종 질병 생체 리듬 조절 - 신경계 조절 - 섭취기능 조절 - 흡수기능 조절 노화 억제 - 과산화지질 생성억제 면역학적인 접근법은 필수적이다.
이미 알고 있는 bioactives 를 함유하거나 첨가한 식품 및 음료 의 개발
면역이란 무엇인가?
면 역 이 란 ?
면 역 반 응 면 역 계 의 생 리 적 기 능 질병, 특히 감염성 질병으로부터 숙주를 보호하는 체계를 말한다. 면역학이란 개체가 외래물질에 대하여 체내에서 일어나는 세포 및 분자적 변화 를 다루는 학문.
면역계 (면역에 관여하는 세포와 분자)의 집합적 이고 협동적인 반응 1) 감염성 외래물질에 대한 방어; 미생물, 화학물 질 등 2) 비감염성 외래물질에 대한 면역반응; (1) 이식거부; transplantation rejection (2) 자가면역; autoimmune disease (3) 과민반응; hypersensitivitiy; allergy 3) 외래물질 제거하는 기전 자체로 조직의 상해 및 증 질병의 야기 (1) 염증 반응; 간염, 폐염, 기관지염 등의 염 성 질환을 유도.
면역이란 무엇인가?
- 면역이란?
질병, 특히 감염성 질병으로부터 숙주를 보호하는 체계를 말한다. 면역학이란 개체가 외래물질에 대하여 체내에서 일어나는 세포 및 분자적 변화를 다루는 학문.
-면역반응 (immune response): 면역계 (면역에 관여하는 세포와 분자)의 집합적이고 협동적인 반응 -면역계의 생리적 기능 1) 감염성 외래물질에 대한 방어; 미생물, 화학물질 등 2) 비감염성 외래물질에 대한 면역반응; (1) 이식거부; transplantation rejection (2) 자가면역; autoimmune disease (3) 과민반응; hypersensitivitiy; allergy 3) 외래물질 제거하는 기전 자체로 조직의 상해 및 질병의 야기 가능 (1) 염증 반응; 간염, 폐염, 기관지염 등등 각종 염증성 질환을 유도.
- 면역현상에 대한 실험적 관찰 및 역사 1) 고대 중국; 천연두 환자 의 부스럼을 먹임; 경구면역; oral immunization 2) 영국; E. Jenner의 종두법; 1798년. 소의 천연두 상처에서 고름을 채취하여 아이에게 주사.
; systemic immunization
감염성분들
• 5 groups – 1. Viruses – 2. Bacteria – 3. Fungi – 4. Protozoans
( 원생동물 )
– 5. Helminths
면역계의 중요성 면역계의 작용
감염에 대한 방어 이식 거부 암에 대한 방어
적용
면역능의 결핍은 AIDS와 같은 감염에 대하 여 감수성을 증진 면역(예방주사)는 감염에 대한 방어능을 증 진시킴.
숙주의 면역계는 이식 거부 능이 있다.
암 치료에 대한 면역요법의 중요성 증진 항체는 어떠한 분자에 대하여도 높은 특이성을 가지고 반응 임상적, 실험적 측면에서 면역학적 접근을 유도함. 즉, 질병 진단 혹은 작용기전 확립
면역의 주요 개념
1. 면역계는 (1) 외래물질(미생물 및 기타)에 대항하기 위하여 (2) 그래서 생체의 항상성을 유지하기 위하여 진화하고 있다.
(3) 반면, 미생물은 숙주에서 생존하기 위하여 진화하고 있다. 2. 면역계는 선천면역 및 획득면역으로 구분한다.
; 세포 및 분자들이 서로 상호작용을 통하여 작용한다.
3. 선천면역계는 감염과 상관 없이 원래 숙주에 있는 방어체계이다.
- 감염에 대하여 최초로 방어 - 획득면역 반응을 활성화시키고 프로그램 한다. 4. 획득면역반응은 감염 이후에 더 다양하고 강한 방어체계를 이룩한다.
5. 면역계의 작동 실패; 면역 결핍 6. 정상적 면역반응은 조직 이식에 대하여 거부 한다.
선천면역과 적응면역
포식세포 보체 자연살해 세포 B-세포 T-세포 항체 효과 T-세포
선천면역과 적응면역의 특성들
선천면역
특성
특이성 다양성 기억 자기 비반응
성분
물리,화학적 혈액단백질 세포 관련 미생물 군에 의해 공 유되는 주조에 대하여 제한적 없음 있음 피부, 점막상피, 항미생물 화학물질 보체 포식세포(macrophage, 호 중구), 자연살해세포
적응면역
미생물 및 비미생물 항원에 대하여 매우큼 있음 있음 상피내 림파구, 상피뵤면에 분비된 항체 항체 림프구(B-cell, T-cell)
Types of Immunity: 감염에 대항하는 성분들
Innate (Natural) Immunity ; 선천(자연) 면역계 Adaptive (Acquired) Immunity ; 적응(획득) 면역계
+ Ag Neutrophils(호중구)
Monocytes(단핵구) Macrophages(대식세포) Dendritic cells(수지상세포) Natural Killer Cells(자연살해세포
) Others (Mast cells etc)비만세포 등 T-Cells Helper T cells(Th); Th1 & Th2 ; 조력 T-세포 Cytotoxic T cells (CTL) ; 세포독성 T-세포 Regulatory T cells(Treg) ; 조절 T-세포 B-Cels Plasma B-cell ; 형질세포; 항체생산
혈액세포 평균 수 (ml) 백혈구 (leukocytes) 7,400 Neutrophils(호중구) 4,400 Eosinophils(호염구) 200 Basophils(호산구) 40 Lymphocytes(림프구) 2,500 Monocytes (단핵구) 300 qjadnl 4,500 - 11,000 1,800 - 7,700 0 - 450 0 - 200 1,000 - 4,800 0 - 800
탐식세포 (Phagocytes;) macrophage, Neutrophil, Dendritic cells
• Phagocytes = eating cells – Neutrophils(호중구) 혈액에서 가장 많이 존재하는 세포 – Macrophages (“big eaters”) ; 조직에 존재 병원균에 처음으 로 대항하는 세포. 탐식작용 • 사이토카인 생산 ---> 염증, 전신적 반응 – Dendritic cell(수지상 세포); 탐식 및 항원제시세포
‧
Macrophage (대식세포)의 기능
: 섬유아세포 (fibroblast)와 혈관내피세포의 성장인자를 생산하여 손상 된 조직의 치유 : activated macrophage에 의한 종양세포의 파괴 : 자연면역에서 미생물, 항원, 죽은 조직, 적혈구등을 식균작용으로 파괴 NO 생산, 디펜신(defensins) : 염증반응에 관여하는 물질이나 cytokine을 분비하여 염증반응을 조절 : 혈액응고인자나 보체 단백질, 혈관생성인자도 분비 : 획득면역반응에서 항원의 조작과 제시 (antigen processing and presentation) : 체액성 면역반응에서 작용세포 (effector cell)로 활동 : 지연성과민반응 (delayed type hypersensitivity)에서 항원을 제거하는 기능 : 면역세포의 작용을 조절하는 cytokine을 분비하여 면역반응을 조절
탐식작용
• 탐식세포는 미생물과 만나면서 탐식작용을 실시한다.
• 켑슐에 둘어쌓인 미생물은 탐식작용을 어렵 게 한다.
• 탐식작용은 미생물이 항체에 붙어 있을 경우 훨씬 용이하게 일어난다.(옵소님 작용)
Cytokines
Cytokines .
- 저분자량, 가용성 단백질 이다 - 선천 및 적응면역계를 조절하기 위한 전령자로서 기능. 즉, 항원에 대한 반응을 조절 Cytokines - 선천 및 적응면역에 관여하는 모든 세포가 생산한다.
- 특히, Th cell 이 생산하는 것이 중요 - Cytokine 생산 세포의 활성화는 .스스로 cytokine의 생산 및 분비를 자극한다. The cytokines, in turn, - 시토카인은 면역계의 다른 셀의 특정한 사이토카인 리셉터를 가지고 잇는 세 포와 반응하여 그들의 반응성에 영향을 미친다.
There are
three functional categories of cytokines
: 1. 선천면역바응 조절, 2. 획득면역반응 조절 3. 조혈작용 조절.
1) 주로 대식세포와 수지상 세포와 같은 단핵식 세포에 의해 생산되는 cytokines는 또한 T-림프구, NK-세포등의 면역관련세포가 cytokine을 생 산하게 할 수 있다. 2) Cytokine은 일차적으로 LPS, peptidoglycan monomers, and double stranded DNA와 같은
pathogen-associated molecular patterns
에 반 응함으로 생산된다. 3) Cytokine는 초기 염증반응의 촉진을 위하여 혈관내피세포 및 백혈구에 영향을 미친다.
a. Tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) TNF-알파는 급성 염증을 매개하는 중요한 시토킨이다. • 과도한 양의 TNF 산된다. a 는 또한 쇼크 캐스캐이드를 유발하여 전신적 염증을 유도하는 주요한 원인이다. • 기능은 염증과 응고 경로를 자극하기 위해 내피 세포에 작용할 것을 포함 한다 ; 주화성에 의한 백혈구의 소집에 기여; 내피 세포를 자극하여 케모 카인을 생산, 혈구 누출 동안 백혈구 인테그린 생산; 내피세포의 인텍그린 리간드인 셀렉틴 생산 • interleukin-1 (IL-1)를 분비하도록 대식세포를 자극.
• 게다가 TNF는 약간의 종양 세포에 대한 세포독성 • 뇌하수체와 서로 작용하여 열병을 유도 • 흉터 조직 형성을 위해 콜라겐과 교원효소의 합성을 자극한다 • 대식세포를 활성화한다 • TNF는 단핵구, 대식세포, 수지상 세포, Th1 셀 그리고 다른 셀에 의해 생
b. Interleukin-1 (IL-1) TNF에 유사하게 IL-1은 급성 염증 반응을 매개 • 염증 유도에서TNF로 같이 일한다. • 단핵구, 대식세포, 수지상 세포와 다양한 세포에서 생산된다. c. Interleukin-12 (IL-12) 1. 감염 초기에 생산되며 주로 세포성 면역반응을 유도하게 한다.
2. T-림프구와 NK 셀에 의해 인터페론-감마의 합성을 자극하는 기능을 한 다 ; CTLs와 NK cell의 감염세포 살해효과의 증진 3. Naïve CD4 T-cell이 IFN-gammer를 생산하는 Th1 cell로 분화시키는 작용을 한다. 4. It is produced mainly by macrophages and dendritic cells.
선천면역에서 macrophage의 역할
Macrophage의 미생물 인식 - Mannose 수용체 - Toll like 수용체 Increased MHC Molecules, Costimulators Fibroblast Growth factors, Angiogenic factors 항원의 제시 조직 재생 Cytokines (TNF, IL-12) 염증반응 ;획득면역에기여 Phagocyte Oxidase ROIs iNOS NO
미생물 살해
C. Ways That Cell-Mediated Immunity Helps to Defend the Body
NK Cells
1. IL-2 및 interferon-gamma (IFN-gamma)와 같은 cytokine은 NK cell을 활성화시킨다.
2. NK cells 생체내 자기세포를 세포를 살해 혹은 살해하지 않을 수 있다. 이것은 NK-cell의 수용체 발현과 관계가 있다. 즉, 정상세포가 암세포 가 되거나 바이러스에 감염되면 특수한 분자(MICB 등)가 생성된다.
3. killer-ihibitory receptor ; 주로 정상세포의
MHC-I 분자의 인식
MHC-I molecules; 대부분의 세포에 있는 분자.
네가티브 시그날에 의하ㅐ서 NK-cell이 작동하지 않음.
4. killer-activating receptor ; 비정상 세포에 발현된 MICA and MICB 와 같은 단백질을 인식하는 수용체. 5. 비장상 세포를 인식한 NK-cell은 화학물질(perforins), 단백질 분해 효고(granzymes), and chemokines을 분비하여 감염세포 살해 함.
감염부위에 백혈구의 모집
or DC © New Science Press Ltd. 2004
염증의 단계에 의한 백혈구의 보충 및 적응면역의 개시
선천면역에서 탐식세포의 역할
항원제시세포의 미생물 인식
- Mannose 수용체 - Toll like 수용체
Increased MHC Molecules, Costimulators 항원의 제시 적응면역반응을 개시 Fibroblast Growth factors, Angiogenic factors 조직 재생 기능성 화장품 먹는 화장품 Cytokines (TNF, IL-12) 염증반응 ;획득면역에기여 Phagocyte Oxidase ROIs iNOS 미생물 살해 NO 적응면역반응의 유형을 결정
선천면역의 항원제시 및 획득면역의 개시
I. 선천면역
활성화 식세포; 미생물 포식 자연살해세포; 감염세포 살해 호중구; 감염세균 살해
항원제시 II. 획득면역
조력 T 세포; 면역조절 B-세포; 항체 생산 Cytotoxic T cell; 감염세포 살해
감염원 제거 시간 12시간 1일 4일 7일 이상 면역; 감염성 세균, 바이러스 혹은 암세포를 살해하여 항상성 유지한다.
획득면역의 유형에 영향을 주는 인자
1. 외래물질(항원) 종류; 1) 미생물; 세균, 바이러스 등 2) 기생충 3) 알러지원; 주로 비 감염성 물질 2. 선천면역의 역할 1) IL-12 등의 싸이토카인의 생산 2) IL-12 생산 억제; 생산하지 않음.
3. 면역증강제; 예방주사의 성분 4. 기타 환경, 오염원, 생활 양식; 위생이론
적응면역 반응이란
?
1. 적응면역(adaptive immunity)이란 특정 미생물에 대하여 연속적인 노출에 대하여 적응적으로 반응한 결과 특정 미생물에 대하여 증가된 면역반응을 의미한다. 2. 선천면역과는 달리 항원의 노출 후에 획득되어진 면역반응이기에 획득면역(acquired immunity)라고도 불린다. 3. 적응면역은 노출된 각 항원에 대하여 특이적으로 반응하기에 항원 특이적 면역반응(specific immunity)이라고도 한다. 4. 즉, 적응면역은 비자기 성분인 단백질 다당류 혹은 기타 거대분자들 간을 구별하는 기능이 있다. 5. 적응면역계는 각각 다른 성분에 의하여 매개되며, 각기 다른 유형의 미생물을 제거하는 기능을 가진다.
획득면역의 특징;
1. 특이성; 수동면역, 클론 선택설 2. 기억 3. 전문화 4. 자기에 대한 무반응성 ; 이상이 생겼을 경우 자가면역질환이 생긴다.
적응면역 반응의 유형
1. 체액성 면역; B-세포
;체액 분자가 관여; 항체 ; 세포외 미생물 및 독소 중화 및 제거
2. 세포성 면역: T-세포
; 면역조절(조력 T-세포) ; 바이러스 및 암의 제거 (CTL)
세포성 면역
;
두가지 종류의
T-
세포
1. 조력 T-세포 2. 세포독성 T-세포
2.
세포독성
T-
세포
1. 암세포 및 바이러스 감염세포를 살해한다.
2. 주로 Th1 세포의 도움을 받아 실행된다.
The CTL is the cell on the right. The T-cell receptor/CD8 molecules on CTLs recognize corresponding peptides bound to MHC-I molecules on the tumor cell. After binding, the CTL secretes perforins and granzymes to put pores in the membrane of the tumor cell and trigger apoptosis.
체액성 면역; Homoral imminity
1. 항체가 항원과 반응하는 것. 2. 항체는 혈액을 통하여 전신순환 하다 가 염증을 통하여 조직으로 들어간다. 3. 체액성 면역반응은
bacteria, bacterial toxins, and viruses 등의 모든 미생물 이 세포에 들어가기 전 상황에서 가장 효과적인 방어체계이다.
4. 항체는 특이 항원과 반응한 B-세포 및 plasma cell이 생산한다.
Fig. 1: IgG
The Fab portion of the antibody has specificity for binding an epitope of an antigen. The Fc portion directs the biological activity of the antibody.
2. Antibody Structure 항체의 분류; The 5 Classes (Isotypes) a. IgG b. IgM
(Immunoglobulin G; 4 subclasses) (Immunoglobulin M)
c. IgA
(Immunoglobulin A; 2 subclasses)
d. IgD
: (Immunoglobulin D; 2 subclasses)
e. IgE
(Immunoglobulin E)
Each day an average adult produces approximately 3 grams of antibodies, about two-thirds of this IgA.
3. The 5 Classes (Isotypes)
1.
IgG
(Immunoglobulin G; 4 subclasses)
1) IgG는 혈청항체의 약 80%를 차지한다.
2) IgG의 반감기는 약 7-23 days이다. 3) IgG 는 두개의 항원반응 부위를 가진다 4) IgG는 보체를 활성화시킴으로 미생물을 살해한다. 5) IgG는 macrophage and neutrophils과 반응하여 탐식능을 증진함.
6) IgG는 NK-cell과 반응하여 감염세포를 살해한다; ADCC 7) IgG는 태반을 통과하는 유일한 항체이 다.
항체에 의한 생체 방어 기전 1. Opsonization
: 옵소닌 작용 항체가 비자기를 인식하여 phogacytosis가 쉽게 이루어 짐
2. 보체 작용
항체가 보체를 활성화 함으로 세균을 파괴시키는 작용
3. 항체의존 세포독성 작용 (ADCC) by NK Cells
: 4. 톡신 및 바이러스 중화; 숙주에 들어가는 것 방어 5. 박테리아의 숙주세포로의 부착을 억제 6. 미생물의 고정; agglutination
3. The 5 Classes (Isotypes)
3.
IgA
(Immunoglobulin A; 2 subclasses)
1) IgA 는 혈청의 6% 이고 반감기는 약 5일.
2) IgA 는 침, 점막, 눈물, 초유 및 우유에서 존재하고, 이들은 몸의 내부 로 들오온 박테리아, 바이러스가 점막표면에 부착되는 것을 억제한다. 3) IgA는 점막(mucosal-associated lymphoid tissues ;MALT)에서 생성됨 4) IgA는 4개의 항원반응 부위가 있다.
Each day an average adult produces approximately three grams of antibodies, about two-thirds of this IgA.
3. The 5 Classes (Isotypes) 4.
IgE
(Immunoglobulin A; 2 subclasses) 1) IgE 는 혈액의 0.002% 이고 반감기는2 days이다.
2) 대부분의 IgE는 mast cells(비만세포)에 부착되어 있다. 3) IgE 는 2개의 항원반응 부위가 있다. 4) IgE는 원래 기생충에 대항한 방어기구이다.
5) 비만세포에 부착된 IgE가 알러젠과 반응하면 염증매개 물질이 방출 되어 염증 및 알러지 반응을 일으킨다.
Fig: IgE
의 옵소닌 작용에 의한 기생충 방어
너무 청결함
위생가설
알레르기는 유전된다. 그러나 유전에 의해서만 나타나지 않는다.
약물의 남용
항생제, 해열제
식이의 문제
육류, 인스턴트
환경의 문제
환경오염
면역계의 불안정함 알레르기 질환의 증가
기생충 감염과 알러지
: 반대의 상관관계
산업화 지역에서 기생충의 감염 정도는 알러지의 유병율을 낮춘다.
% 인구 셰계 통계 미국통계 기생충 감염 비율 알러지 발생비율 ~ 25% ~ 2% < 1% ~ 13%
* United States Census (www.census.gov)
** Clin Exp Immunol, 2002. 128(3): p. 398-404 *** Lancet, 1998. 351(9111): p. 1225-32
The Hygiene Hypothesis(위생가설)
어린 시절의 감염들은 알러지증상으로 가는 것을 억제한다.
Birth
Th2
나이들면서
여러가지 감염에 노출 (Th1 stimuli)
나이들면서도 감염 노출 기회 박탈
No allergies
Th1
Allergies
Still Th2
PAMP; Pathogen-associated molecular patterns;
small molecular motifs consistently found on pathogens . They are recognized by toll-like receptors and other pattern recognition receptors (PRRs) in plants and animals.
면역계 발달에 있어서 식품 등 의 역할 Foods, adjuvant etal.
+ Dendriti c Cell + Protein antigen + Class II MHC B7-1, B7-2 Th0 Cell + – Th1 Cell – – Th2 Cell
Adaptive Immune Response (Antigen Dependent )
IL-12 IL-18 TNF a IFN a + IFN IL-12 IL-18 IFN NK Cell
Innate Immune Response (Antigen Independent)
Kline JN ACI1999;104:1258
수고하셨습니다.
대단히 감사합니다.
윤택준; 유한대학 식품영양과; 02-2610-0804, 010-8921-5354 E-mail; [email protected]