사이토카인(Cytokine)정의 및 종류 그리고 폭풍 이론에 대해서

사이토카인(Cytokine)은 세포가 세포를 작동시키기 위해 사용하는 물질이며, 인터류킨(Interleukin)은 백혈구와 백혈구 사이에서 교환되는 물질입니다. 따라서, 백혈구 집합이 세포 집합에 포함되듯이 인터류킨 집합은 사이토카인 집합에 포함됩니다. 즉, 면역을 이해하기 위해서는 사이토카인에 대한 이해가 우선 순위가 되어야 합니다.

사이토카인(Cytokines)은 세포를 의미하는 그리스어 어원 cyto(Cell)와 움직임 또는 작동하다를 의미하는 그리스어 어원 Kinesis(movement)의 합성어입니다.

면역 반응이 적절하게 일어나기 위해서는 여러 면역세포들의 직접적인 또는 간접적인 상호작용이 있어야 합니다. 예를 들어, B 세포가 항체를 생산하는 데에는 T 세포의 작용을 받아야 합니다. 이때, B 세포 표면에 있는 주 조직적합성 복합체(MHC : major histocompatibility complex : 거의 모든 사람이 서로 다른 MHC를 가지고 있으며 특정 세포가 자기 자신의 세포인지 외부의 세포 인지를 판별할 때 중요함)와 T 세포 표면에 있는 T세포 수용체(TCR : T-cell receptor) 사이의 직접적인 결합이 중요합니다.

즉, 면역세포의 상호작용에는 한 세포 표면에 있는 수용체와 다른 세포 표면에 있는 수용체간의 직접적으로 결합을 통한 세포간의 통신이 중요한 수단이 되고 있습니다.

면역반응에서 세포 상호 작용은 이와 같이 수용체간의 직접적인 접촉에 의하여 나타나기도 하지만, 종종 이러한 직접적인 상호작용과 더불어 세포가 분비해낸 단백질에 의하여 나타나는 경우도 많이 있습니다.

이들 단백질들은 어떤 세포에 의해 만들어져서 그 세포 밖으로 분비되며 다시 자신이나 이웃한 세포 또는 먼 곳에 있는 세포에 작용합니다.

이러한 단백질들은 작용한 세포의 증식과 분화를 유도하기도 하며 기능과 활성의 변화를 유도할 수 있기 때문에 일반적으로 사이토카인(cytokine)이라고 부릅니다.

사이토카인은 여러 가지 면역 세포들에 의하여 만들어지며 여러 가지 면역 세포의 활성화, 성장, 분화 등에 영향을 미칠 수 있습니다. 사이토카인 단백질들은 자연 면역과 획득 면역 반응에 관여할 뿐 아니라 면역 세포의 성숙 과정에서도 중요한 작용을 나타냅니다.

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▣사이토카인 종류들입니다.

사이토카인의 발견은 1950대부터 1970년대에 걸쳐서 항원에 대한 면역 반응이나 감염성 질병에 대한 면역 반응에 관여하는 단백질들을 찾아내고자 하는 연구에서 이루어졌습니다.

1, 최초의 사이토카인이라 할 수 있는 인터페론(Interferons=INF)은 바이러스 감염을 방해하는 인자로서 발견되었고 IFNα, IFNβ, IFNγ 등이 있습니다. 즉, 인터페론은 항바이러스 작용이 있는 물질을 말합니다.

인터페론 기작을 보면은 바이러스가 세포를 공격하면은 바이러스에 감염된 세포는 숙주세포핵에 신호를 전달합니다. 그러면은 공격을 받은 세포의 핵 속에 있는 인터페론 유전자가 발현됩니다. 감염된 숙주 세포에 의해 인터페론 합성 및 분비가 일어나고 감염된 세포는 죽습니다. 인터페론 분자는 인접한 건강한 세포에 확산되고 인터페론이 이웃 세포의 표면에 결합하고, 항 바이러스(AVP=antiviral protein)의 합성을 유발합니다. 즉, 인터페론은 건강한 세포를 자극하여 바이러스 증식을 방해하는 항 바이러스(AVP)을 생산 하도록 합니다. 세포가 새로운 바이러스 구성을 막는 AVP을 합성하여 바이러스의 외피 단백질의 합성을 차단합니다.

2, 림프카인(Lymphokine)은 림프구에서 만들어 다른 림프구의 작용을 조절하는 것 입니다.

3, 인터류킨(Interleukins)은 백혈구와 백혈구 사이를 중재하는 물질로 여러 가지 감염성질환이나 주사제(주사에 사용되는 의약품) 등에서 발열원(시상하부에 작용하여 체온을 상승시키는 물질)으로 인식되고 있습니다. 즉, 면역 세포 끼리 작용하는 물질을 말하며  현재는 IL-1부터 IL-33까지 있습니다.

4, 모노카인(Monokine)은 식균 작용이 있는 mononuclear cells에 의해서 만들어집니다. 즉, 단핵구에서 나오는 물질을 말합니다. 단핵구는 혈액 내에 존재하는 식세포의 일종으로 대식 세포나 수지상 세포로 분화할 수 있습니다. 참고로, 줄기세포로 알려진 MNC(Mononuclear cells)에는 중간엽 줄기세포, 지방 전구세포, 혈관 내피세포, 성장인자 생성세포 등 여러 세포들이 포함되어 있습니다. 이는 필요한 세포로 분화하고 신생 혈관 형성을 통해 산소와 영양 공급을 하며, 주변 세포의 사멸 방지 및 활성화 등의 작용을 합니다.

5, Colony stimulating factors(CSFs)는 골수의 전구 세포부터 각종 면역 세포의 성숙을 조절하는 사이토카인들입니다.

6, 키모카인(Chemokines)은 침입한 병원균이나 조직의 손상 또는 생리적 반응에 따른 백혈구의 이동, 방향성 운동을 유도할 뿐 아니라 백혈구 세포로부터 과립의 방출 및 여러 가지 면역 매개 물질들을 분비시키며 또한, 혈관 신생에서도 역할을 합니다. RANTES, MCP-1, MIP-1α 등이 있습니다.

7, 종양 괴사 인자(TNFs: Tumor necrosis factors)는 활성화된 대식세포, 자연살생세포, 일부 T 세포 또는 어떤 종은 종양 세포로부터 생산되어 집니다. 예를 들어 TNFα, TNFβ 등이 있습니다.

우리 몸에 세균이나 식이 항원이 들어오면은 면역 세포인 대식세포와 T세포 등이 활성화 됩니다. 이 때 염증 매개 물질인 TNFα라는 단백질이 분비됩니다. TNFα는 수용체가 결합하여 염증을 만드는 물질로 염증성 장질환 환자들은 이 물질이 늘어나 있습니다. 이 TNFα와 염증 유발 수용체가 결합되는 것을 막는 것이 생물학적 제제인 것 입니다. 이미 생긴 염증을 가라 안치고, 새로운 염증이 생기는 것을 차단하여 염증성 장질환 치료에 도움이 됩니다. 

생물학적 제제는 떠다니는 염증 매개 물질인 TNFα 그리고 세포막에 부착되어 있는 TNFα 등을 모두 차단시켜서 부종도 가라 앉히고, 세포 내 투과성도 적게 하여 근본적으로 염증을 매개하는 다양한 백혈구들의 차단을 통해서 염증을 가라앉히게 됩니다.

8, macrophage activating factor, T cell growth factor, B cell growth factor, B cell differentiation factor 등과 같은 많은 종류의 사이토카인 등이 발견되었으며, 현재도 새로운 종류의 사이토카인들이 계속하여 발견되고 있습니다.

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▣사이토카인 이론입니다.

사이토카인은 병원체가 침투하면은 면역체계를 가동해 병원체에 대항하는데 꼭 필요한 면역 물질입니다. 병원체가 우리 몸을 침투한 초기에 면역체계가 가동될 때 분비돼 다른 면역세포들을 자극시켜 병원체와 싸움을 유도하고, 감염 상태에 따라 분비량을 조절합니다. 문제는 감염 초기 병원체가 특정 조직에서 과도하게 증식하면은 예상치 못한 일이 발생한다는 것입니다. 병원체에 맞서기 위해 과도하게 면역 세포들이 감염 부위로 몰려들어 무차별적으로 감염 세포를 공격하다가 막상 살려야 할 장기 조직마저 마비시키기 때문입니다. 이 같은 자폭 현상에 대해 의학계에서는 사이토카인 폭풍이란 이름을 붙이고 있습니다.

이러한 현상이 폐 조직으로 일어난다면 면역 세포들이 병원체가 아닌 감염된 폐 세포들을 무착별적으로 공격하게 됩니다. 그 후유증으로 출혈, 염증, 체액 등이 폐 속에 가득차고 결국 환자는 사망에 이르게 됩니다. 주목할 점은 사이토인 폭풍이 면역기능이 아직 발달하지 않은 소아와 면역 기능이 쇠퇴한 노인이 아닌 면역력이 왕성한 젊은 층에서 다수 발생하고 있다는 점입니다.