초항원(Superantigen)이란?

 

일반적인 항원과 T세포 간의 MHC-2 분자와 TCR에 의한 결합과정

 

일반적으로 우리 몸의 적응 면역 체계는 항원(antigen)이 침입하게 되면, 아래와 같은 과정을 통해 T세포를 생산하게 됩니다.

 

항원제시세포(APC)에 의한 일련의 항원제시과정

 

 

1. 바이러스와 같은 외인성 항원이 침입하면 수지상 세포나, 대식세포, B림프구와 같은 항원제시세포(APC)의해 삼켜지는 내재화 작용을 하게 됩니다.

 

2. 항원제시세포에 의해 내재화된 항원은 엔도솜의 단백질 가수분해효소가 포함된 산성 Ph 하에서 초기 가수분해를 거치는데, 이때 리소좀과 융합하여 포식리소솜을 형성하게 됩니다. 

 

3. 이 같은 가수분해를 거친 단백질 덩어리인 항원은 일련의 펩타이드로 분해됩니다.

 

4. 한편, 소포체(ER)에서는 MHC-2분자라 불리는 주조직적합성 복합체-2와 불변사슬(iI)라 불리는 단백질이 합성되어 서로 결합한 후, 골지 복합체로 운반됩니다. MHC-2분자와 불변사슬이 서로 결합되는 이유는 소포체(ER)내의 MCH-1분자에 결합하도록 지정된 펩타이드가 MHC-2분자에 부착되는 것을 방지하기 위함입니다.

 

5&6. 결합된 Ii사슬을 가진 MHC-2분자는 이제 골지 복합체로 수송되어 소포에 배치됩니다. 

 

7. MHC-2분자를 포함하는 소포는 펩타이드를 포함하는 포글리소좀과 융합합니다. 이때 불변사슬이 제거되고, 펩타이드는 이제 MHC-2분자의 홈에 자유롭게 결합됩니다.

 

8. 결합된 펩타이드가 있는 MHC-2분자는 세포질 막으로 이동하여 고정됩니다. 

 

 

이렇게 기존의 항원이 항원제시세포(APC)에 의해 포식되어 에피토프로 분해되고, MHC-2분자의 펩타이드 홈에 결합되어 APC의 표면에 부착되면, 흉선(Thymus)에서 생성된 T세포( 여기서는 주로 CD4라 불리는 도움 T 세포(Helper T-Cell))의 표면 막에 있는 TCR(T-Cell receptor)라고 불리는 항원결합수용체와 결합하여 항원을 인식하면서 사이토카인을 분비하여 세포독성 T세포(CD8)와 B 세포의 활성을 유도하게 됩니다.

 

유도된 세포독성 T 세포는 병원체에 감염된 세포들을 죽이게 되고, B세포는 바이러스에 대항할 수 있는 항체(Antibody)를 분비하게 됩니다. 

 

일반적인 항원과 T세포간의 MHC-2분자와 TCR에 의한 결합

 

초항원과 T세포 간 MHC-2 분자와  TCR에 의한 결합

 

이렇듯 우리의 면역체계는 다양한 항원에 반응하여 항원에 맞는 면역을 갖추게끔 체계가 갖추어져 있지만 일부 병원체는 이러한 면역체계를 회피할 수 있는 방법을 가지고 있는데요. 이러한 항원을 초항원(Superantigen)이라고 부릅니다.

 

초항원은 위에서 언급한 일반 항원의 침입과 우리 몸의 면역계가 반응하는 일련의 과정과는 아주 다르게 항원제시세포(APC)의 탐식작용에 의해 항원이 제사되는 것이 아니라 HMC-2 분자 외부에 직접 결합하여 도움 T세포의 항원결합수용체(TCR)과 결합하여 사이토카인 분비 및 T세포의 활성화를 유도시킵니다. 

 

초항원은 APC의 탐식작용에 의한 항원제시가 아닌 직접 결합하여 T세포를 활성화시킵니다.

 

이렇게 결합된 초항원은 T4 림프구를 활성화시켜 염증물질인 사이토카인을 과도하게 분비시켜 T 세포의 활성화를 유도시키게 되는데요. 이러한 T세포의 활성화 정도는 가히 폭발적이어서 일반 항원이 10,000여 개의 T-림프구 중 1개를 활성화시킨다면, 초항원은 T-림프구 5개 중 1개를 활성화시킬 수 있을 만큼 아주 강력합니다.

 

이렇게 초항원에 의해 폭발적으로 활성화된 세포독성 T 세포는 인터루킨-2(IL-2), 인터페론-y(INF-y) 및 종양 괴사 인자 α(TNF-α) 등과 같은 수많은 사이토카인을 방출하게 되고,  이로 인해 활성화 인자(PAF)와 같은 내피 손상, 급성 호흡 곤란 증후군, 혈전과 같은 파종성 혈관 내 응고, 다발성 장기 부전을 일으킬 수 있습니다. 

 

현재까지 알려진 초항원으로는 식중독을 일으키는 황색 포도구균과, 성홍열을 일으키는 화농성 연쇄상구균, 그리고 에르시니아 감염증이 있으며, 초항원으로 인한 질환으로는 대략 25가지 정도가 있는데, 대표적인 질환으로는 가와사키병, 급성 류머티즘열, 자가면역질환, 독성쇼크증후군 등이 있습니다.