면역 및 건강과 질병에서의 역할 정의

면역 및 건강과 질병

훈련된 면역 및 건강 및 질병에서의 역할 정의

개요

면역 기억은 후천적 면역계의 특징이지만 선천적 면역계의 활성화는 후속 유발인자에 대한 반응성을 향상시킬 수도 있습니다. 이 과정을 사실상 타고난 면역 기억인 '훈련된 면역'이라고 합니다. 지난 10년 동안의 연구는 숙주 방어를 위한 훈련된 면역의 광범위한 이점을 지적했지만 면역 매개 및 만성 염증성 질환에서 잠재적으로 해로운 결과를 제시하기도 했습니다. 여기서 우리는 '훈련된 면역'을 생물학적 과정으로 정의하고 훈련된 면역의 유도를 형성하는 선천적 자극과 후성 유전 및 대사 재프로그래밍 이벤트에 대해 논의합니다.

소개

척추동물의 면역 체계는 전통적으로 타고난 팔과 적응 팔로 나뉩니다. 선천 면역계의 세포는 다양한 병원체 관련 분자 패턴 및 손상 관련 분자 패턴을 감지하는 생식선 인코딩 패턴 인식 수용체(PRR)1,2를 통해 병원체 및 조직 손상을 인식합니다. PRR의 결합으로 활성화되는 과정은 빠르고, 비특이적인 것으로 간주되며, 식균작용, 세포 운동, 병원체 또는 세포의 사멸, 사이토카인 생성과 같은 반응을 포함합니다. 이러한 타고난 면역 메커니즘은 일반적으로 침입하는 병원체를 제거하는 데 매우 효과적입니다. 또한 수지상 세포(DC)와 특수화된 T 세포 및 B 세포가 동시에 유도될 수 있는 적응 면역 반응을 유도합니다. 이러한 림프구 의존적 적응 면역 반응은 발달 속도가 더 느리지만 항원 특이적이며 장기 면역학적 기억으로 이어집니다.

오랫동안 면역학적 기억은 적응 면역 반응의 독점적인 특징이라고 가정되었습니다. 그러나 선천성 면역 세포, 심지어 조직 상주 줄기 세포가 적응 특성을 나타낼 수 있음을 나타내는 문헌의 증가는 이 교리에 도전했습니다. 재감염에 대한 더 큰 보호(사실상 면역 기억 기능)는 적응 면역 체계가 부족한 식물과 무척추 동물9-11에서도 보고되었습니다. 이것은 숙주 방어의 적응이 선천적 유사 면역 기전에 기초하여 일어날 수 있음을 보여줍니다. 또한 특정 감염 및 예방 접종은 타고난 면역 메커니즘을 통해 다른 병원체에 대한 광범위한 보호를 유도할 수 있습니다. 반대로, 저용량의 지질다당류(LPS) 및 기타 Toll-like 수용체 리간드에 의해 유도될 수 있는 'LPS 내성'이라는 현상도 외부 자극에 대한 세포 반응의 적응이지만 염증 반응은 더 낮습니다.

이러한 연구는 타고난 면역 체계가 '훈련된 면역'이라고 불리는 특성인 적응 특성도 나타낸다는 가설로 이어졌습니다. 훈련된 면역의 특성을 이해하면 숙주 방어 메커니즘과 면역 매개 질병의 발병기전을 더 잘 이해할 수 있습니다. 이 새로운 과학 분야의 개념적, 기계적 진보는 질병 예방 및 치료뿐만 아니라 백신 접종의 임상 적용을 위한 새로운 길을 열어줄 것입니다. 이 리뷰에서 우리는 훈련된 면역 분야의 최신 발견에 대해 논의하고 이 분야에서 향후 연구의 가능한 방향을 강조합니다.

훈련된 면역 정의

훈련된 면역의 개념은 선천성 면역 세포의 장기적인 기능적 재프로그래밍을 설명하며, 이는 외인성 또는 내인성 손상에 의해 유발되고 활성화되지 않은 상태로 돌아간 후 두 번째 도전에 대한 반응이 변경됩니다. 후속 비특이적 자극에 대한 2차 반응은 세포가 1차 반응보다 더 강하게 또는 덜 강하게 반응하여 컨텍스트 조정 및 시간 조정 응답을 부여하는 방식으로 변경될 수 있습니다. 훈련된 면역은 특정한 전사나 기능적 프로그램보다는 타고난 면역 세포의 장기적인 적응의 개념을 나타낸다는 것을 강조하는 것이 중요합니다. 백신은 다른 훈련된 면역 프로그램을 유도할 수 있습니다.

적응 면역 반응과 대조적으로 전사 경로의 후성적 재프로그래밍(유전자 재조합보다)은 훈련된 면역을 매개합니다. 훈련된 면역의 면역학적 표현형은 최소 3개월에서 최대 1년까지 지속되는 것으로 입증되었지만 생백신에 의해 유도된 감염에 대한 이종 보호는 최대 5년까지 지속될 수 있습니다14. 그러나 이것을 고려하더라도 훈련된 면역은 일반적으로 고전적인 에피토프 특이적 적응 면역학적 기억보다 가역적이고 수명이 짧습니다. 그러나 중요한 것은 최근 연구에서 훈련된 면역 유도를 통한 세대 간 효과를 제안했다는 것입니다.

면역 기억: 진화론적 관점

T 세포와 B 세포가 면역 기억을 매개하는 적응 면역 시스템은 척추동물에서 비교적 최근(약 5억 년 전)에 발달했다. 대조적으로, 무척추 동물 종은 병원체에 대한 방어와 조직 손상의 인식을 위해 타고난 면역 체계에만 의존합니다. 척추동물에서 침입하는 병원체의 특정 항원을 인식하는 특정 림프구 클론의 위협 및 활성화와 마주치면 면역글로불린 및 T 세포 수용체 유전자 절편의 새로운 재배열이 발생합니다. 새롭고 다양한 수용체의 이 '온 디맨드' 생산은 턱이 있는 척추동물(그나토톰)18에서 림프구 매개 특정 면역 기억 반응의 기초를 형성합니다. 특정 림프구 매개 면역 기억이 류신이 풍부한 반복 모티프를 인코딩하는 유전자 요소의 체세포 재배치를 통해 생성된 가변 림프구 수용체에 의해 매개되는 턱 없는 척추동물에서 진화한 대체 적응 면역 시스템입니다. 고도로 분화된 면역 세포(즉, 기억 T 세포 및 B 세포 또는 그나토톰 림프구)에서 면역글로불린 기반 및 가변 림프구 수용체 기반 적응 면역 과정은 모두 이전에 만난 병원체에 대해 보다 강력하고 고도로 특이적인 회상 면역 반응을 유도합니다.

지구 전체 생물다양성의 최대 97%를 차지하는 적응 면역 반응이 없는 유기체의 진화적 성공을 감안할 때, 면역학적 기억이 척추동물에서만 진화했을 가능성은 거의 없습니다. 실제로 지난 20년 동안 점점 더 많은 연구에서 식물과 무척추 동물의 면역 체계가 초기 감염에 의해 '프라이밍'되어 후속 감염에 대한 보호로 이어질 수 있다는 증거를 제공했습니다. 마찬가지로, 척추동물의 타고난 면역계의 기억 특성은 최근에 설명되고 '훈련된 면역'이라고 하며, 이 과정은 이차 감염이나 염증의 무균 유발 요인에 대한 반응을 높이는 과정입니다. 훈련된 면역은 독특한 메커니즘에 의해 제어되고 적응 면역 기억보다 덜 특이적이며 지속 기간이 짧지만 둘 다 병원체에 대한 더 빠르고 강력한 반응과 숙주의 향상된 생존이라는 동일한 주요 기능을 수행합니다.