염증 유전자 인터류킨에(IL-1)에 관해서

염증 반응은 우리 몸의 여러 기능을 조절하며 최근에는 암, 당뇨 등 많은 질환에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 염증 반응을 조절하는 중요한 인자는 염증 사이토카인(cytokine)들입니다. 이들 사이토카인들은 여러 면역 세포들에서 발현되며 우리 몸의 중요한 기능을 조절하는 중요한 단백질들입니다. 이들 중 IL-1은 가장 먼저 밝혀진 염증 사이토카인으로 가장 중요한 염증 조절 인자입니다. 

IL-1은 전구체 IL-1 상태로 세포 안에 저장되어 있다가 염증 신호가 오면 잘려져서 활성을 갖는 IL-1으로 만들어진 후 세포 밖으로 나가 여러 기능을 조절합니다.

IL은 백혈구에서 분비되는 사이토카인으로 백혈구 세포 사이를 중개하는 생리 활성 물질로 사이를 의미하는 인터(inter)와 백혈구의 백을 의미하는 류(leu) 그리고 활성 물질을 의미하는 킨(kin)을 이어서 인터류킨(interleukin, IL)이라고 이름 붙여졌습니다.

이 물질들의 아미노산 배열의 구조가 결정되면 인터류킨 뒤에 번호를 붙여줍니다. 현재는 인터류킨 1에서부터 인터루킨 33까지가 알려져 있습니다. 다음은 중요한 인터류킨들의 기능입니다.

1, IL-1는 T 세포 활성과 B세포 분화 증식 그리고 자연살생세포(NK) 작용항진 기능이 있습니다.

IL-1은 유전자는 2번 염색체의 장완에 위치하고 있으며, IL-1 알파(IL-1α), IL-1 베타(IL-1β) 그리고 IL-1수용체 길항제(IL-1Ra) 등으로 구성되어 있습니다.

현재까지 진행된 IL-1A와 IL-1B에 관한 연구 동향을 알아보겠습니다.

첫 번째, IL-1A 유전자 변이의 경우에는 아래 질환들의 잠재적 위험 요인으로 연구되어져 왔습니다.

비정상적인 염증과 연관된 만성 잇몸(치과) 질환과 골수에 황색포도상구균, 연쇄구균, 폐렴균 등의 세균이 들어가 염증이 생긴 것이 만성 골수염 그리고 안압의 상승으로 인해 시신경이 눌리거나 혈액 공급에 장애가 생겨 시신경의 기능에 이상을 초래하는 안구 질환인 녹내장 등이 있습니다.

IL-1A의 유전자에 관한 가장 잘 연구된 변이 위치로는 유전자의 시작 근처의 DNA 조절 영역에 있는 -889(C > T) 의 DNA 단일 염기의 변이와 -889 C > T(rs1800587)에서 단일 염기 위치 변이 그리고 +4845(G > T)에서 단일 염기 위치 변이 등이 세포 내의 IL-1A 발현에 영향을 미칩니다.

IL-1A의 유전자 변이가 중요한 이유는 다양한 연구에 따르면 IL-1A 유전자 변이는 염증을 촉진하는 IL-1A 단백질 역할과 관련이 있으며, 다른 유전적 및 환경적 요인 함께 복잡한 질환 발병 가능성에 영향을 미치기 때문입니다.

두 번째, IL-1B 유전자 변이는 위장 종양, 헬리코박터 감염, 염증, 치주염, 만성 질환 등의 질환과 잠재적 위험 요인으로 연구되어져 왔습니다

IL-1B의 유전자에 관한 가장 잘 연구된 변이 위치는 촉진자(promoter)위치에 있는 −511(C > T)입니다. IL-1B의 유전자 변이가 중요한 이유는 아미노산 종결 코돈(TGA)에서 변이가 일어나기 나고, 이러한 변이가 염증을 지속적으로 만들어 내고 심혈관 관계 질병과 암 등의 질병을 초래하기 때문입니다.

2, IL-2는 보조 T 세포와 세포 독성 T세포 증식 및 자연살생세포와 세포 독성 T세포 작용 활성화 그리고 B 세포 증식과 항체 생산 기능이 있습니다.

3, IL-3는 조혈 세포 성장과 분화의 기능이 있습니다.

4, IL-4는 T세포와 B세포의 성장 및 활성 기능이 있습니다.

5, IL-5는 B세포 증식 및 분화 면역글로불린(Ig)A 클래스 전환, IgE 생산 촉진, 호산구 성장 및 분화의 등의 기능이 있습니다.

6, IL-6는 형질 세포 항체 분비 촉진, 섬유아 세포의 MHC I 발현 항진 등의 기능이 있습니다.

참고로, MHC(major histocompatibility complex)를 주조직 적합성 복합체라고 하며 유전자에 의해서 만들어 지고 2종류가 있습니다. class I MHC는 거의 모든 체세포에 존재하며 세포 독성 T 세포가 인지합니다. 그리고 class II MHC는 대식세포, B 세포, T 세포에 존재하며 보조 T 세포가 인지합니다.

7, IL-7는 B전구 세포 분화, 가슴샘 세포 성장, IL-2 발현 항진 등의 기능이 있습니다.

8, IL-8는 호중구 부착 및 이동 유도, 각질계 세포 성장 촉진 등의 기능이 있습니다.

9, IL-9는 보조 T 세포 증식과 비만 세포 성장 촉진 등의 기능이 있습니다.

10, IL-10는 보조 T 세포의 사이토카인 생성을 억제합니다.

11, IL-11는 B전구 세포 및 거핵구의 분화를 촉진합니다.

12, IL-12는 자연살생세포 작용을 활성화합니다.

13, IL-15는 T세포 분화를 촉진시키며 장점막 상피에 있는 장흡수 세포, 배세포, 장내분비세포 성장을 촉진시킵니다. 또한 자연살생세포 활성화를 보조합니다.

14, IL-16는 보조 T 세포, 단핵구, 대식세포, 수지상세포 등 면역세포의 표면에 있는 당단백질 분자인 CD4세포에 작용하여 사이토카인의 합성을 유도하며, 단핵구가 class II MHC를 유도하게 하며 및 호산구의 세포 부착 작용을 유도합니다.

15, IL-17는 대식세포에 작용하여 염증 반응을 시작하게 하고 유지시켜줍니다.

16, IL-18는 인터페론 감마(INF-γ)의 생산을 유도하며 자연살생세포의 세포 독성 작용을 촉진합니다.

이처럼 인터류킨은 IL이라는 문자 다음에 하나 이상의 숫자와 문자(예 IL-1A)로 명명됩니다. 또한 수용체 단백질을 나타내기 위해 “R”(예 IL-23R)문자 나타냅니다.

인터류킨에 속하면서도 원래 이름을 그대로 사용하는 것들도 있습니다. 예를 들면 인테페론(Interferon, IFN), 종양괴사인자(Tumor mecrosis factor, TNF)등 입니다.

이처럼 IL은 여러 가지 종류가 있어서 이들 집단을 가족(family)라고 부른다. 이 IL 가족은 인터류킨(interleukins) 그리고 인터류킨 수용체(interleukin receptors)라는 단백질을 만들기 위해 명령을 하달합니다.

인터류킨은 많은 종류의 세포에 의해서 생산되는데 특히, T 림프구나 B 림프구와 같은 면역 체계 세포에 의해서 생산됩니다. 이들은 몸 안에 들어온 세균이나 해로운 물질을 면역계가 맞서 싸우도록 자극하는 단백질을 만들도록 면역 체계 세포 증식을 촉진하고 조절하는데 도움을 줍니다. 

인터류킨은 세포 외막에 있는 인터류 수용체와 상호 작용하여 효과를 발휘합니다. 또한 인터류킨 및 그 수용체는 면역 체계 기능과 관련된 질환들과 연관되어 있습니다. 

예를 들어, 염증성 장질환, 류마티스 관절염, 건선과 같은 피부 질환, 강직성 척추염과 같은 관절 질환 등은 만성 염증을 특징으로 합니다. 그리고, 인터류킨과 수용체의 변화는 몸이 실수로 자신의 조직이나 장기를 공격 할 때 발생하는 비정상적인 면역 반응과도 관련이 있습니다.

이러한 사실들을 미루어봤을 때 연구자들은 암의 잠재적인 치료로 인터류킨을 검토하고 있습니다. 이 치료 형태는 암세포를 파괴 할 수 있는 면역 체계 세포의 성장을 자극하도록 설계되어 있습니다.

미국 식품의약청(FDA)은 전이성 신장암 및 전이성 흑색종(피부암의 적극적인 형태)의 치료를 위한 인터류킨2(또는 aldesleukin) 사용을 승인했습니다. 인터류킨2는 직접 암세포를 공격하는게 아니라 T 세포, B 세포, 자연살해세포, 그리고 림포카인 활성 살생세포(lymphokine activated killer cell)와 같은 면역 세포를 활성화시켜서 항암 효과를 나타냅니다.