우리의 삶을 위해 싸우는 방법 선천적이고 적응적인 면역의 힘
May 12, 2023
추상적인
유기체에서 면역 체계의 진화적 출현에 대한 현재의 이해는 오늘날까지도 여전히 불분명합니다. 면역 체계의 일부 측면은 식물, 박테리아, 척추동물 또는 무척추동물을 막론하고 살아 있는 유기체의 생존을 향상시킨 것으로 인정됩니다. 인간 발달에서 면역 체계가 어떤 역할을 하는지 정확하게 이해하기 위해 다양한 면역 단백질과 복합체가 지속적으로 연구되고 있습니다. 이 리뷰에서 우리는 면역 체계를 제시하고, 면역 세포의 선택적 압력을 이해하고, 박테리아 또는 바이러스와 숙주의 관계를 설명하고, 질병에 대한 인간 취약성의 증가를 분석하는 방법에 대한 발달 및 진화 설명을 제안합니다.
면역 체계는 인간 발달의 매우 중요한 부분입니다. 태아 발달의 초기 단계에서 면역 체계는 모체의 감염성 세균으로부터 태아를 보호하는 역할을 합니다. 태아는 모체로부터 특별한 항체를 얻어 출생 전에 일시적인 면역 보호를 받을 수 있습니다. 출생 후 아기의 면역 체계는 지속적으로 발달하며 지속적인 학습과 성장을 통해 점차 완전해지고 강해집니다. 면역 체계는 외부 병원체를 인식하고 공격할 뿐만 아니라 신체 내부 조직의 건강을 보호합니다. 면역체계에 문제가 생기면 몸이 감염이나 자가면역질환에 걸리기 쉬워진다. 요약하면, 면역 체계는 인간 발달에 매우 중요한 역할을 하며, 우리가 건강을 유지하고 외부 위협에 맞서 싸울 수 있도록 도와줍니다. 이것은 면역력 향상의 중요성과 필요성을 보여줍니다. Cistanche는 인간 면역을 향상시킬 수 있습니다. Cistanche는 비타민 C, 비타민 C, 카로티노이드 등과 같은 다양한 항산화 물질이 풍부합니다. 이러한 성분은 자유 라디칼을 제거하고 산화를 줄일 수 있습니다. 스트레스, 면역 체계의 저항력을 향상시킵니다.
키워드:
면역 체계, 진화, 타고난 면역, 적응 면역.
소개
면역 체계가 방어 메커니즘을 자동으로 수행할 수 있는 방식으로 시간이 지남에 따라 능력을 확장할 수 있다는 생각은 수천 마리의 미생물이 함께 작용하는 매우 복잡한 과정을 수반하기 때문에 이해하기 어렵습니다. 면역 체계 세포의 더 중요한 역할에는 대식세포(Mf), 호중구, 수지상 세포(DC), 자연 살해 세포(NK 세포), T-림프구(T-세포), B-림프구(B-세포)가 포함됩니다. ) 및 호산구. 이 세포들은 서로 종내 관계가 있으며 병원체와 질병에 대한 면역 생산을 계획하고 강화할 수 있습니다.
전체적으로 면역 체계의 주요 기능은 숙주의 몸을 위협할 수 있는 모든 위협으로부터 숙주를 보호하는 것이며, 질병에 대한 생존에 더 잘 대처하기 위해 개발되었습니다(Marin, JM 2017). 예를 들어, 면역 체계는 공기질에 꽃가루 농도가 높은 시기에 개인의 재채기에 전적으로 책임이 있습니다. 이러한 염증 반응은 선천적 및 적응적 면역 시스템에 의해 총체적으로 유발됩니다.
면역계의 진화사
면역계에는 두 가지 주요 측면이 있습니다. 선천성 면역계와 적응성 면역계입니다. 이 두 가지가 함께 작용하여 서로의 효율성을 높입니다. 선천성 면역계의 출현은 단세포 유기체인 원생동물의 진화와 유사하다는 것이 입증되었습니다. 선천적 면역 체계는 미토콘드리아와 엽록체의 내공생 기원과 밀접한 관련이 있는 메커니즘을 가지고 있습니다.
미토콘드리아와 엽록체의 기원은 궁극적으로 내막을 만들고 시간이 지남에 따라 숙주 세포의 소기관으로 적응하는 세포로 박테리아가 삼켜지는 것에서 비롯되었습니다. 이 진화적 사건은 약 18억년 된 화석에서 발견되었습니다(Garg, et al 2017). endosymbionts와 마찬가지로 phagocytosis라는 과정은 감염과 싸우는 선천적 면역 체계의 능력에 사용됩니다. 대식세포, 수지상 세포, 호중구와 같은 식세포는 세포의 감염이나 바이러스를 삼켜 파괴하는 선천 면역 분자입니다(Aderem, 2003).
호중구와 Mf는 모두 감염 부위로 이동하는 첫 번째 백혈구이기 때문에 진균 병원체의 사멸을 매개하는 주요 식세포 역할을 합니다. 호중구는 가장 풍부한 백혈구이며 미생물을 포획하는 세포외 트랩을 분비하여 미생물이 식균될 수 있도록 합니다. 그런 다음 M은 감염 부위로 모집되고 호중구를 죽이고 제거하여 호중구를 대체합니다. 일단 감염 부위에 들어가 호중구로 대체되면 M은 병원균을 포식소체(phagosome)로 둘러싸서 병원균에 독성이 있는 과립이나 화학 물질을 방출하여 병원균을 항원으로 변형시킬 수 있습니다. (시걸, 2005). 식세포는 풍부한 호중구와 대식세포에 의한 상피의 지속적인 조절로 인해 곰팡이 세포를 공격하는 효율성을 가지고 있습니다.
이러한 백혈구의 중요성은 면역 체계에서 특정 세포나 단백질을 제거한 후 생쥐의 건강 변화를 관찰함으로써 생쥐에서 지속적으로 테스트되었습니다. 예를 들어 칸디다 알비칸스(Candida albicans)라는 진균 감염에 걸릴 수 있는 개인의 감수성을 관찰하는 것입니다. 시스템에서 호중구와 대식세포가 제거된 사람 또는 호중구가 비정상인 상태인 호중구 감소증이 있는 사람은 칸디다 알비칸스에 감염될 가능성이 더 높습니다(Erwig, et Al 2017).
연구에 따르면 M의 고갈은 항상성의 불균형을 유발하여 역비만을 유발하고 면역력을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 마우스는 M 녹아웃의 효과를 확인하기 위해 인간 면역 체계를 모델링하는 데 사용되었으며 결과는 M의 고갈이 지방 및 근육량에서 체중의 극심한 손실을 유발한다는 것을 보여줍니다. M의 결핍을 회복하기 위해 호중구가 침투하기 시작했고 전 염증성 사이토 카인의 출현이 관찰되었습니다 (Feng, et. Al, 2014).
선천 면역 세포는 신체의 합병증이나 변화를 해결하는 첫 번째 시스템으로 작용하며 문제가 발생한 후 몇 초 후에 작용합니다. 종종 알레르겐, 기생충 또는 박테리아와 같은 이물질에 대한 첫 번째 방어선이라고 합니다. 침입자가 신체에 위협을 가하면 다양한 신호에 의해 선천적 면역 체계가 자동으로 작동합니다. (니콜슨 2016). 항원이나 병원균이 체내에 유입되면 포식세포가 감염 부위로 모집되어 포식세포가 병원균의 특정 패턴을 인식하는 구조를 사용하여 궁극적으로 포식세포가 항원이 유해한지 결정할 수 있습니다.
생식선 세포에서 패턴 인식 수용체(PRR) 도구를 사용하면 신체가 유해한 항원을 공격할 수 있도록 하는 다양한 면역 반응이 유도됩니다. PAMP(Pathogen-Associated Molecular Patterns) 및 DAMP(Damage-Associated Molecular Patterns)는 숙주의 세포가 PRR을 통해 '자기' 및 '비자기' 세포와 구별하기 위해 인식하는 두 가지 유형의 패턴입니다. 분자는 해롭거나 손상되었거나 호스트의 건강한 세포에 직접 영향을 미칩니다. (Lee, et. al 2015). 병원체, 돌연변이 세포 및 바이러스는 결정적으로 PAMP 및 DAMP에 의해 시뮬레이션된 식세포가 이러한 입자가 외부임을 인식할 수 있는 패턴을 제시합니다. 식세포의 PRR이 독성 입자의 PAMP 또는 DAMP를 인식하면 호중구 또는 대식세포가 병원체를 삼키고 병원체를 죽이는 세포독성 반응을 유도하는 퍼포린 또는 그랜자임을 방출할 수 있습니다. 이들은 또한 종종 반응 작용을 시작하기 위해 적응 면역 체계를 활성화할 수 있는 특정 사이토카인의 생산을 유도합니다.
선천적 면역 시스템에서 파생된 적응 면역 시스템
gnathostomes 또는 턱이있는 척추 동물의 출현은 4 억년 전으로 거슬러 올라갑니다. (Brazeau 외. 2015). 결과적으로 적응 면역 체계도 등장하여 연구자들은 적응 면역 체계가 턱이 있는 척추동물에 의해 적응된 도구이며 특이성과 기억력 때문에 더 나은 생존을 가능하게 한다고 믿게 되었습니다. 연구원들은 적응 면역 시스템의 진화가 RAG 트랜스포존의 출현과 전체 게놈의 복제라는 두 가지 경로에서 발생했다는 결론을 내렸습니다. 일본계 미국인 진화생물학자 오노 스수노(Susuno Ohno)는 모기유전자가 겪은 두 개의 전체 게놈 복제가 적응 면역 체계 진화의 핵심 구성 요소 중 하나라고 제안했습니다.
이 제안은 여전히 잘 이해되지 않고 증거가 거의 없지만 널리 받아들여지는 가설이었으며 선천 면역 체계에서 적응 면역 체계로의 진화를 이끈 적응으로 분류되었습니다. (Flajnik, et al. 2010) 선천 면역과 달리 적응 면역은 제시된 항원을 연구하고 학습하고 나중에 참조할 수 있도록 기억하는 "기억"을 생성하는 능력을 보유합니다. 결과적으로 숙주가 동일한 유형의 항원을 두 번째로 제시하면 면역 체계가 항원에 반응하고 병원체를 훨씬 빠르게 파괴할 수 있습니다. (주스텐 외 2018).
적응 면역 시스템은 또한 PRR을 활용하여 병원체를 인식하지만 선천 면역 시스템은 매우 광범위하고 일반적이므로 적응 면역 시스템은 완전히 반대입니다(그림 2A). 서로 다른 항원에 의해 활성화되는 서로 다른 항체가 있는 특이성이 필요합니다. 항체의 구조는 막으로 결합된 불변 영역(FcRegion)을 가지며 모든 아이소타입 중에서 유사하게 나타나는 면역 세포와 상호 작용합니다.
또한 항원과 상호작용하는 가변영역을 갖고 있어 항체 특이성의 원인이 된다. 항체의 가변 영역은 약 1~35개의 아미노산으로 구성되어 독특하게 접혀 있고 다양하게 일치하며 항원에 따라 다른 친화력을 보유하므로 매우 특정한 항원에만 결합할 수 있습니다(Stanfield, et. Al 2014). . 적응 면역 체계는 또한 유도되기 전에 선천 면역 체계의 활성화를 필요로 합니다. 이는 순전히 적응 면역 체계가 식세포가 병원체를 처리하여 항원을 방출하고 B-림프구에 존재하는 항체가 인식할 때까지 기다려야 하기 때문입니다.
림프구의 활성화
T 세포가 활성화되려면 DC, Mf 및 B 세포와 같은 항원 제시 세포(APC)에 의해 항원이 제시되어야 합니다. 그런 다음 항원은 MHC 클래스 I 또는 MHC 클래스 II에 의해 제시된 APC의 항원과 결합하는 T-림프구의 수용체인 T 세포 수용체(TCR)에 의해 인식됩니다. MHC I 및 MHC II는 거의 모든 건강한 세포에 존재하며 T 세포를 CD8 + 세포 독성 세포 또는 CD4 + 도우미 세포로 활성화하도록 분류합니다. (요르단 외, 2009).
MHC: 항원이 TCR에 결합하면 신호 1이 유도되지만 신호 2를 촉진하기 위해 B7:CD28 복합체가 CD40:CD40L과 공동 자극되지 않는 한 LAT 캐스케이드를 능가할 수 없습니다. 신호 1과 2의 활성화 신호 3을 유발하는 APC에 의해 IL-2 사이토카인의 분비를 자동으로 상향 조절합니다. 세 가지 신호가 모두 활성화되면 면역 세포 --의 전사 및 복제, 특히 NFAT 및 NFK {{12} } 그런 다음 시작됩니다.
B 세포 활성화를 유도하는 두 가지 방법은 T 림프구가 필요한지 여부에 크게 의존합니다. 이들은 T 세포 독립형 항원 및 T 세포 의존형 항원으로 지칭됩니다. 이름에서 알 수 있듯이 T 세포 독립적 활성화는 면역 활동을 구동하기 위해 T 림프구의 도움을 필요로 하지 않습니다. 그것은 자연적으로 항원의 존재에 의해 활성화되어 B1 B 세포 하위 집합이 IgM 항체 이소형을 분비하도록 합니다. 그러나 이 접근법은 항원과 병원체를 표적으로 삼는 가장 효율적인 방법은 아닙니다. 항체의 특정 이소형은 매우 특정한 항원 회사만 인식할 수 있기 때문입니다. B 세포는 자동으로 IgM 항체를 생산하고 막에 표시하기 때문에 T-독립적 활성화 없이는 항체의 분화 또는 변이가 부족할 것입니다. 이는 특정 질병 및 병원체가 탐지되지 않아 숙주에게 위험한 환경을 유발함을 의미합니다. (Abbas 등)
B 림프구 사이의 선택적 압력
T-림프구, 특히 CD4 + T 헬퍼 세포의 존재의 중요성은 T-림프구가 B-세포를 매개하여 하나의 아이소타입에서 다른 아이소타입으로 클래스 전환을 할 수 있도록 하기 때문에 턱뼈 척추동물의 면역 체계에서 매우 중요합니다. 이것은 B-림프구가 동일한 활성화 과정을 거치도록 함으로써 이루어지지만, T-세포는 APC에 부착하는 대신 CD40:CD40L 복합체를 통해 B-세포와 결합하여 T-림프구가 교육할 수 있도록 합니다. B 세포에서 클래스(isotype)로 전환합니다. B 세포 항체는 항원에 특이적인 가변 영역을 가지고 있기 때문에 클래스 전환을 통해 세포는 B 세포가 생산할 수 있는 항체의 이소형을 전환할 수 있습니다. 일단 활성화되면 B 세포는 번식하고 복제할 수 있는 배 중심으로 들어갑니다. 그런 다음 체세포 초돌연변이를 거칩니다.
배 중심에는 B 세포 사이의 선택적 압력을 나타내는 모낭 수지상 세포(FDC)가 있습니다(Linterman, et. Al 2017). 체세포 초돌연변이는 친화력을 높이거나 낮출 수 있는 무작위 돌연변이입니다. 유익하거나 해롭거나 중립적일 수 있는 돌연변이이므로 B 세포는 표시할 수 있는 친화도를 제어할 수 없습니다. 그 결과 선별된 B 림프구가 친화성 성숙에 도달하게 되며, 이는 최고 수준의 친화력에 도달하기에 충분한 돌연변이를 거친 상태입니다. FDC는 B 세포가 풍부한 환경에서 친화성 성숙에 도달한 사람들을 선호합니다(그림 1. A). 가장 건강한 사람만이 배중심을 빠져나와 면역 반응 의무를 수행할 수 있습니다(Abbas, et. Al). T 림프구의 이타성은 적응 면역 체계의 주요 매개체인 B 세포에 무작위 돌연변이를 허용하는 데 필요합니다.
MICROBIOTA와 면역 시스템의 관계
현재 연구에 따르면 인체는 약 100조 개의 미생물 세포로 구성되어 있습니다. 인체 내부에 자연적으로 사는 박테리아. 인체에 서식하는 마이크로바이옴의 수는 거의 체세포 수보다 많습니다. 마이크로바이옴은 신체에서 항상성 유지 또는 신진대사에 필수적인 역할을 할 수 있지만 질병 진행의 원인이 될 수도 있습니다. 시간이 지남에 따라 박테리아와 바이러스는 면역 체계와 함께 진화하는 방법을 서서히 학습하여 숙주에서 보다 효과적으로 생존할 수 있게 되었습니다. 면역 체계가 병원균과 싸우는 능력을 높이고 현대 기술이 감염을 제거하는 새로운 방법을 촉진하기 시작함에 따라 마이크로바이옴은 면역 세포와의 상호 작용을 방지하기 위해 진화하고 있습니다.
미생물총의 진화는 캡 날치기의 특정 바이러스 발달에서 분명합니다. Cap-snatching은 바이러스 RNA가 면역 세포에 의해 인식되는 것을 피하기 위해 사용하는 메커니즘입니다. 자기 mRNA는 RNA 가닥 끝에 7-메틸구아노신 캡을 포함하고 있으며 면역 세포에게 RNA가 해롭지 않다는 것을 알려줍니다. 반면에 바이러스 RNA는 RLR(Rig-like receptors)인 PRR에 대한 PAMP 역할을 하는 이 캡을 제시하지 않습니다. RLR은 바이러스에 의해 생성된 5' 삼인산 RNA를 인식하고 유형 I IFN(인터페론)의 전사를 유발하여 세포에서 MHC 클래스 II 발현을 상향 조절하여 CD8과 세포독성 T 세포 기능을 유도합니다(Bahl, et. Al, 2012). Cap-snatching은 바이러스 RNA가 pseudo-self mRNA로 작용할 수 있게 하여 캡이 벗겨진 정상적인 mRNA가 이제 열리면 면역 세포에 의해 감지되어 자기 RNA에 대한 부정적인 내성을 유발하고 자기 내성을 감소시키며 잘못된 반응을 유도합니다. 면역 반응. 또한, 캡핑된 바이러스 mRNA는 바이러스가 증식하여 감염을 일으키고 바이러스를 파괴하는 면역 세포의 능력을 감소시키는 바이러스의 합성 및 재생산을 촉진합니다(Krug, et. Al, 2003).
면역 체계의 취약성
연구자들이 서서히 출현하고 있는 새로 합성된 마이크로바이옴을 물리칠 수 있는 새로운 방법을 점진적으로 모색함에 따라 면역 체계는 현대 의학 발전의 기초입니다. 그러나 매우 일반적인 취약점은 백신이 생산되는 속도입니다. 박테리아 및 기타 미생물은 훨씬 더 빠른 속도로 번식하여 개체수가 기하급수적으로 증가할 수 있습니다. 그들은 또한 복제를 위해 짝짓기를 할 필요가 없다는 것을 의미하는 무성생식을 할 수 있습니다. (Bergstrom & Dugatkin, 2016) 자연 선택은 숙주에 비해 미생물에 훨씬 더 빨리 작용하며 숙주는 미생물의 속도를 따라갈 수 없습니다.
종종 발생하는 면역에 관한 한 가지 문제는 약의 부정적인 영향입니다. 이 약은 한 소스에서 다른 소스로 항체를 전달하는 것을 의미하는 면역 체계의 수동 면역의 하위 집합에서 작동합니다. 이것은 항원 특이 병원체 또는 감염과 싸우는 데 필요한 특정 항체가 부족한 유기체에 매우 유용합니다. 이것은 백신이 병원균을 공격할 수 있는 항체를 포함하는 면역의 한 유형입니다. 이 메커니즘은 적응 면역 체계에서 질병을 예방하고 "기억"을 촉진하는 데 널리 사용되어 왔으며, 항원이 처음 제시될 때 신체는 어떠한 증상도 나타내지 않을 것입니다. 인식합니다(Keller et al 2000). 그러나 많은 사람들은 청소년기에 약물을 복용하거나 예방 접종을 받으면 개인의 면역 체계 내성이 감소하거나 때로는 자폐증이나 일종의 장애를 일으키는 어린이 유전자의 돌연변이로 이어질 것이라고 믿게 됩니다. 개인의 비정상적인 발달과 예방 접종 사이의 상관 관계에 대한 증거는 없습니다. 말할 필요도 없이 면역계 진화의 중요성에 대한 교육이 심각하게 부족하여 의학 및 개인의 전체 수명에 일부 조건이 필요한 이유를 많은 사람들이 이해하지 못하고 있습니다.
끝 맺는 말
적응 면역 체계의 발전을 통해서든, 마이크로바이옴이 구성하는 지속적인 적응을 통해서든 진화는 면역 체계에 지속적으로 작용합니다. 면역 체계의 발달은 특정 질병에 대한 저항 가능성을 더 깊이 이해하기 위한 새로운 연구를 여는 매우 복잡한 과정입니다. 홍역과 암과 같은 극도로 광범위한 감염을 예방할 수 있는 의학을 통한 수동 면역 개발에 대한 추가 연구가 진행되고 있습니다. 그러나 박테리아 및 바이러스와의 공동 진화 관계에 대한 면역 체계의 취약성을 고려해야 합니다.
용어 사전
• 5' 삼인산 RNA – 유형 1 인터페론의 전사를 담당하는 바이러스에 의해 생성된 분자 구조.
• 7-메틸구아노신 – 세포가 자신이 해롭지 않다는 것을 알 수 있도록 하는 자가 mRNA의 끝 부분에 있는 캡.
• 적응 면역(Adaptive Immunity) – 기능을 위해 선천적 면역 체계의 활성화를 필요로 하는 일종의 면역입니다.
• Affinity Maturation(친화도 성숙) – B 세포가 최고 수준의 친화도에 도달하는 과정입니다.
• 항원 제시 세포 – T-림프구가 항원을 인식할 수 있도록 하는 펩티드 형태로 항원을 보유할 수 있는 세포.
• B1 B 세포 하위 집합 – 대부분의 Ig M 항체를 생성하고 대부분의 T 비의존적 반응을 담당하는 선천적 유사 B 세포. • B 림프구 – 항체를 분비할 수 있는 림프구.
• Cap-Snatch – 바이러스 RNA가 정상 상태에서 7-메틸구아노신 캡을 낚아채는 과정입니다.
• CD4 플러스 헬퍼 세포 – 헬퍼 면역 반응을 유도하는 T 림프구의 일종.
• CD8 플러스 킬러 세포 – 세포독성 면역 반응을 유도하는 T 림프구의 일종.
• CD40: CD40L – B7 분자의 발현, 사이토카인 분비 및 수지상 세포를 자극하는 복합체.
• 클래스 전환 – 항체가 Fc 도메인을 전환하지만 더 많은 사이토카인에 반응할 수 있도록 가변 영역을 유지하는 과정입니다.
• 불변 영역 – 면역 세포와 상호 작용할 수 있는 항체 영역.
• 사이토카인 – 면역 체계의 호르몬.
• 손상 관련 분자 패턴 – 패턴 인식 수용체에 의해 인식될 수 있는 세포 간의 손상으로 구성된 패턴.
• 수지상 세포 – 주요 기능이 T 세포 수용체에 항원을 제공하는 것인 면역 세포.
• Endosymbiosis – 한 유기체가 다른 유기체에 흡수되어 세포 내에서 살아 있는 과정입니다.
• 호산구 – 염증 반응을 일으키는 백혈구.
• 여포 수지상 세포 – 림프성 여포에서 발견되는 수지상 세포는 여포외 초점에 있는 활성화된 B 세포를 여포로 허용합니다.
• IgM 항체 – 개발된 최초의 항체이자 T 세포 없이 활성화될 수 있는 유일한 동종형.
• 면역 체계 – 병원체와 질병을 방어하고 보호하는 역할을 하는 체계입니다.
• 선천적 면역(Innate Immunity) – 외부 물질을 공격할 때 최초 대응자 역할을 하는 일종의 면역입니다.
• Intraspecific – 두 개의 유사한 주제가 동일한 영역에 존재하는 관계.
• Interspecific – 동일한 영역에 두 개의 서로 다른 주제가 존재하는 관계.
• Gnathostomes – 턱이 있는 척추동물.
• 그랜자임(perforin 참조) – 세포 독성 반응을 유도하는 PAMPS 또는 DAMPS에 의해 방출되는 입자.
• 대식세포 – 병원체를 둘러싸고 이를 항원으로 변형시키는 식세포.
• Microbiota 세포 – 몸 안에 자연적으로 사는 박테리아.
For more information:1950477648nn@gmail.com
