생명과학과 배외식 교수 연구팀,

감염 악화시키는 고장난 면역세포 규명

- 감염생쥐에서 세균 물리칠 활성산소 분비기능이 마비된 면역세포 관찰

과립구(granulocyte)는 우리 몸을 돌아다니다 세균을 만나면 독성물질을 분비하는 정찰대 역할을 하는 백혈구의 일종으로, 골수의 조혈줄기세포에서 분화되는 과립구는 감염대항 능력에 큰 영향을 미치는데, 면역세포로 분화되었음에도 여전히 조혈모세포의 표지를 지닌 고장난 면역세포가 보고되었다.

생명과학과 배외식 교수 연구팀이 황색포도상구균에 감염된 생쥐모델의 감염을 악화시켜 치사율(lethality)에 영향을 미치는 새로운 면역세포를 발견했다고 밝혔다.

세균은 인류 건강을 위협하는 대표적인 감염균으로, 특히 면역이 떨어진 상태에서의 감염은 패혈증을 통해 심각한 장기손상이나 사망으로 이어질 수 있다.

* 패혈증(sepsis) : 미생물에 감염에 대한 비정상적인 반응으로 발열, 빠른 맥박, 호흡수 증가, 백혈구 수 변동 등의 전신에 걸친 염증반응이 나타나는 상태

패혈증은 주로 과다한 염증반응에서 시작하여 면역기능 마비가 뒤따르는 것으로 알려져 있지만 아직 이 복잡한 과정을 매개하는 세포의 존재에 대해서는 잘 알려지지 않았다.

연구진은 황색포도상구균에 감염된 생쥐모델에서 세균 감염부위에 모여든 호중구*에서 분비하는 당단백질(인터페론 감마)이 자극제가 되어 새로운 종류의 면역세포가 생성되는 것을 알아냈다.  

* 호중구(neutrophil) : 감염부위에 빠르게 모여들어 세균 등 이물질을 백혈구 내로 소화시키는 선천성 면역세포

새로운 종류의 면역세포는 분화가 끝난 면역세포임에도 분화되지 않은 조혈모세포처럼 표면에 줄기세포항원(Stem cell antigen-1)을 가지고 있는 것이 특징이다.

나아가 이 면역세포가 염증유발물질은 과도하게 분비하는 데 반해, 강력한 산화작용으로 세균을 퇴치할 활성산소는 제대로 분비하지 못하는 것을 알아냈다.

실제 이 세포 표면의 줄기세포항원에 대한 항체를 투여, 이 면역세포를 제거한 경우 감염생쥐의 조직 손상과 치사율(lethality)이 현저히 감소하는 반면, 감염된 생쥐에 이 면역세포를 이식한 경우 조직손상과 치사율(lethality)이 증가했다.

정상적인 과립구에서의 주화성 세포이동*과 활성산소 발생 등의 기능이 마비된 이 면역세포를 표적으로 하는 감염 치료제 또는 감염 예후마커 연구의 단초가 될 것으로 기대된다.

* 주화성 세포이동 : 특정 케모카인을 인지하고 그 방향으로 이동하는 특성. 혈액세포들이 감염부위로 모여드는 현상 등이 이같은 특성에서 비롯된다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구지원사업(도약연구 및 선도연구센터사업)의 지원으로 수행된 이 연구의 성과는 국제학술지‘사이언스 어드밴스즈(Science Advances)’에 1월 23일 게재되었다.

[그림 1] 새롭게 규명된 골수성 면역세포의 체내 기작

세균 감염시 감염 부위로 이동해온 호중구가 만들어내는 미세환경에 의해 선구세포로부터 줄기세포 항원 Sca-1을 발현하는 새로운 비정상 면역세포가 형성되는 것을 규명해 냈다. 이러한 비정상 면역세포가 과도한 면역반응을 일으켜 조직을 손상시키고 치사율을 높이게 된다.

[그림 2] 줄기세포 항원을 가지는 면역세포가 감염조직의 손상에 미치는 영향

세포핵을 둘러싼 세포질을 염색하여 대략적인 조직의 형태 통해 생쥐모델의 폐 조직의 손상정도를 살펴보았다. 그 결과 감염되지 않은 정상생쥐(왼쪽)와 달리 황색포도상구균에 감염된 생쥐(가운데)는 조직의 형태가 망가지는 데, 줄기세포항원인 Sca-1을 발현하는 비정상적인 면역세포를 제거할 수 있는 Sca-1에 대한 항체(antibody)를 투여한 생쥐(오른쪽)의 경우 조직의 손상이 거의 일어나지 않는 것으로 관찰되었다.