호산구, 호염구

오늘은 지난 시간에 살짝 언급만 했던 알레르기 반응의 핵심 염증세포로써 호산구와 호염구에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

<호산구/ 好酸球, eosinophilic leukocyte >

호산구는 골수에서 기원한 골수성 과립백혈구입니다. 세포 내에 염증성 물질을 싸고 있는 과립이 있어 과립백혈구라고 불리는 호산구는 아르기닌이 풍부한 염기성 단백들을 포함하기 때문에 산성 에오신 염색 시 밝은 오렌지색으로 보이게 됩니다. 호산구는 본래 매우 소수만이 순환혈액에 존재하며, 나머지는 대부분 조직 내, 특히 침범하는 미생물들에 대한 방어측면에서 호흡기, 장관, 그리고 요로 등의 결체조직에서 발견이 됩니다.

호산구는 대표적으로 두 가지 종류의 기능을 가지고 있습니다. 우선, 호산구들은 매우 독성이 강한 단백질기와 자유기(free radical)를 분비하는데, 이들은 미생물과 기생충을 죽일 수 있지만 한편으로는 알레르기 반응 중에 심각한 조직 소상을 일으킬 수 있습니다. 둘째, 상피세포들의 활성화에 의해 염증반응이 증폭되는 경우, 호산구는 프로스타글란딘(proteoglycan), 류코트리엔(leukotriene), 그리고 사이토카인(cytokine)과 같은 화학적 매개물질들의 합성을 유도하며, 다른 호산구와 백혈구들을 집합시키고 활성화시킵니다.

호산구들의 활성화와 탈과립화는 만약 이들이 부적절하게 활성화될 경우 숙주에게 심각한 해를 끼칠 수 있으므로 매우 엄격하게 조절이 되는데, 일차적인 조절은 골수에 의한 호산구 생성 자체의 조절입니다. 감염이 없거나 다른 면역자극이 없는 경우, 호산구 생성은 거의 일어나지 않습니다. Th2 세포가 활성화되면, 인터루킨-5(IL-5)와 같은 사이토카인들이 분비되어 골수에서 호산구 생성을 증가시키고 순환혈로 배출이 되게 하는데, 순환혈액에서 다시 조직으로 호산구들이 이동할 때 열쇠가 되는 물질이 CC-케모카인(CC-chemokine)입니다. 대부분의 케모카인들은 다양한 종류의 백혈구들에 대해 화학주성을 일으키지만, 에오탁신-1(eotaxin-1)과 에오탁신-2(eotaxin-2)로 명명된 두 가지 케모카인들은 호산구에만 특이적인 것으로 알려져 있습니다.

호산구에 있는 에오탁신 수용체인 CCR3는 케모카인계 수용체들의 구성원 중 하나입니다. CCR3 수용체는 엠씨피-3(MCP-3, monocyte chemoattractant protein-3), MCP-4 그리고 란테스(RANTES, regulated upon activation, normal T expressed and secreted)와 같은 케모카인과도 반응을 하기 때문에 이들 케모카인들 또한 호산구 화학주성을 일으킵니다. 이들과 동일하거나 혹은 유사한 케모카인들은 호산구 뿐 아니라, 비만세포들과 호염구들을 자극하기도 하는데, 예를 들면 에오탁신은 호염구들을 불러들여 탈과립화를 일으키며, CCR2에 부착하는 MCP-1은 유사한 방식으로 항원 존재 여부와 상관없이 비만세포들을 활성화시킵니다. 또, MCP-1은 원시의 Th0 세포가 Th2 세포로 분화되도록 유도할 수 있습니다. 이들 Th2 세포들 역시 CCR3를 가지고 있으며 에오탁신을 향해 이동하는데, 이러한 소견들은 케모카인계 뿐만 아니라 사이토카인들도 역시 면역반응에 협조할 수 있다는 것을 시사합니다.

호산구 조절의 세 번째는 활성상태를 조절하는 것입니다. 불활성화된 상태에서 호산구는 고친화성 IgE 수용체(FcεRⅠ)를 발현하지 않으며 그들의 과립 함유물의 분비에 대한 역치도 매우 높습니다. 사이토카인들과 케모카인들에 의해 활성화된 후에는 분비 역치가 낮아지고, FcεRⅠ가 발현 수준이 높아지며, 많은 수의 Fcγ 수용체들과 세포막에 있는 보체 수용체들 또한 증가가 됩니다. 이런 상태가 되면, 호산구는 이제 자신의 임무를 수행할 준비가 되었다고 할 수 있는데, 예를 들면, 호산구 표면에 있는 FcεRⅠ에 부착된 IgE가 항원에 반응하여 교차결합을 형성한 후 탈과립화를 준비하는 것이 그것입니다. 조직손상을 일으키는 호산구의 잠재력은 혈액 내에 비정상적으로 많은 수의 호산구를 보이는 호산구혈증(eosinophilia)과 같은 상태에서 더욱 뚜렷이 나타납니다. 호산구혈증은 조절되지 않는 IL-5 분비로 혈액 내에 현저히 많은 수의 호산구 증가를 초래하는 T세포 림프종과 간혹 관련이 있는데, 호산구혈증의 임상 양상은 심내막과 신경에 손상을 일으켜 심부전과 신경부전을 일으키게 하며, 이러한 것은 호산구 과립 단백질의 독성효과에 기인하는 것으로 생각이 되고 있습니다.

국소 알레르기 반응에서, 비만세포 탈과립화와 Th2 세포의 활성화는 많은 수의 호산구를 축적하고 활성화시킵니다. 호산구의 지속적인 존재는 만성 알레르기성 염증의 핵심적인 특징이며 조직 손상을 일으키는 주요 공헌자로 생각이 됩니다.

<호염구/好鹽球, basophilic leukocyte>

호산구와 마차간지로 호염구 또한 염증반응의 장소에 존재하면서 활동을 합니다. 호염구들은 호산구들과 공통 전구모세포 (stem cell precursor)를 공유하는데, 호염구의 성장인자는 호산구의 성장인자와 매우 유사하며 IL-3, IL-5 그리고 GM-CSF가 포함이 됩니다. 호염구와 호산구가 공통의 전구모세포를 가지다 보니 모세포 집단의 성숙과정에서 서로의 분화를 조절하는 기능을 갖게 되는데, 예를 들어 IL-3 존재 하에서 TGF-β(전환성장인자, transforming growth factor-β)는 호산구의 분화를 억제하는 반면, 호염구의 분화를 증진시키는 작용을 합니다. 호염구는 혈액의 백혈구 중 0.5-1%를 차지하고 있으며, 그들의 세포내 과립에는 생리활성이 높은 프로스타글란딘과 lipid body 등의 물질을 가지고 있다.

호염구도 호산구처럼 정상적인 상태에서는 순환혈 내에 매우 적은 수만이 존재를 하는데, 병원체가 침입했을 때의 기능도 호산구와 유사한 것으로 생각되고 있습니다. 알레르기 반응이 일어났을 때 호염구는 그 반응장소로 집합하여 주로 활동을 하는데, 세포 표면에 FcεRⅠ를 발현하며, 이 수용체에 IgE 항체가 결합되고 항원이 이들 세포의 IgE에 결합하게 되면, 세포가 활성화되어 과립내의 생리활성물질이 방출되면서 과립으로부터 비만세포처럼 히스타민과 IL-4 등을 분비하여 염증반응을 유도하게 됩니다.

호산구, 비만세포 그리고 호염구는 서로 상호작용을 할 수가 있습니다. 호산구는 탈과립을 유도하는 주요염기성단백질(MBP, major basic protein)를 분비하고, 이어서 비만세포와 호염구의 탈과립화를 일으킵니다. 이러한 효과는 IL-3, IL-6, 그리고 GM-CSF와 같이 호산구와 호염구의 성장, 분화, 그리고 활성화에 영향을 미치는 사이토카인들의 존재에 의해 배가가 되며, 이들의 상호작용에 의해 초기반응 그리고 후기반응은 물론, 만성화에 이르는 일련의 알레르기 반응이 진행되는 것입니다.