항체의 작용

항체는 감염 인자를 고전 경로를 통해 보체계와 연결하고, 항체 의존성 세포성 세포독성(antibody-dependent cellular cytotoxicity, ADCC)이라 불리는 기전을 통해 NK 세포, 호산구 등의 살해세포 및 호중구 및 대식세포와 같은 식균 세포와 연결한다. 5종의 항체 중 IgE는 감염 인자와 비만세포 및 호염구의 연결에 관여한다.

고전경로(classical pathway)를 통한 보체계 활성을 위해서는 IgG 또는 IgE 항체가 필요하다. 이들 항체는 항체의 Fab 부위에 항원이 결합하게 되면 항체의 Fc 부위에 보체 고전경로의 첫 번째 분자인 C1 복합체 내 C1q가 결합하여 C1 복합체의 단백질분해 활성이 유도된다. 보체 고전경로의 첫 번째 분자인 C1 복합체는 3개의 소단위 C1q, C1r, C1s로 이루어져 있다. C1q는 동형육량체(homohexamer)로, 6개의 동일한 분자가 중앙 줄기에 같이 배열되고 둥근 머리 모양의 항체 결합 부위를 가진 6개의 가지로 뻗어 나가는 형태로 이루어져 있다. 칼슘 의존적인 2개의 subunit C1r 및 C1s가 C1q의 6개 가지 사이에 결합되어 있다. C1r과 C1s는 보체계의 조절에 관여하는 여러 단백질의 특징적인 구조인 CCP(complement control protein) 반복서열을 가지고 있다. 항체의 Fc 부위는 C1q 육량체의 구형 머리와 적어도 2개 이상 결합되어야 한다. 항체의 Fc 부위와 C1q 결합 후 그다음 경로로 C4가 C1s의 CCP에 결합하고 C1s의 효소작용에 의해 C4a의 작은 단편과 나머지 큰 단편인 C4b로 잘린다. C4b는 항체-C1 복합체 또는 미생물 자체 표면에 결합할 수 있는 불안정한 내부 황화에스테르(thioester) 결합을 노출시킨다. 마그네슘 이온 존재 하에 C2가 C4b와 복합체를 형성하여 C4b2a를 생성한다. 생성된 C4b2a는 C3를 자르는데 필요한 C3 전환효소(C3 convertase)를 활성을 가진다. C4b2a C3 전환효소에 의해 C3a 및 C3b가 생성되고, 생성된 C3b는 C4b2a에 더해져서 C5 전환효소가 되어 C5로부터 주화성과 아나필락시스 기능을 가진 C5a와 막공격복합체(membrane attack complex, MAC)의 첫 번째 구성요소가 되는 C5b를 생성한다. C3 전환효소가 C3을 자르고, 이후 C5 전환효소가 C5를 자르면 다양한 생물학적 활성을 띠는 보체 구성요소들이 생성된다. 면역계의 다양한 세포들은 보체 구성요소에 대한 표면 수용체를 가지고 있고, 또는 미생물의 표면이 보체에 의해 둘러싸일 수도 있다. 비만세포는 보체 구성요소인 C3a 및 C5a에 반응하고 탈과립화를 통해 염증성 매개물질을 방출하여 혈관 투과성이 증가한다. 호중구는 C5a에 반응하여 혈관으로부터 빠져나가게 된다. C3a 및 C3b는 미생물을 옵소닌화(opsonization)하고, 옵소닌화된 미생물은 호중구에 의해 제거된다. 또한 C5 전환효소가 미생물 표면에 쌓이면 보체계의 최종 구성요소인 C5b-C9가 MAC를 형성한다. MAC는 막 통로를 형성시켜 전해액이나 물의 투과성이 증가하게 되고 콜로이드 삼투압 현상이 발생하거나 물과 나트륨 이온이 세포 내로 유입되면서 세포 용해가 일어난다. 적혈구는 보체 수용체를 가지고 있어 보체로 둘러싸인 항원과 결합하고 비장과 간으로 이동하여 파괴된다. 보체 구성요소인 C3d는 B 세포 상의 보체 수용체를 통해 공동 자극 신호를 전달하거나 여포성 수지상세포 상에 면역 복합체가 유지되도록 매개하여 B 세포 활성을 촉진하는 역할을 함으로써 미생물에 대한 특이적 항체 생산에 관여한다.

(보체는 항체에 의해 고전 경로를 통해 활성화되기도 하지만, 항체 비의존적인 대체 경로(alternative pathway)및 렉틴 경로를 통해서도 활성화된다. 따라서 대체 경로 및 렉틴 경로를 통한 보체계의 활성화는 선천면역의 일부로 취급된다. 미생물 다당류 또는 프로페르딘에 의해 미생물의 세포표면에서 C3bBb C3 전환효소가 안정적으로 존재하여 C3b의 연쇄 분해 반응이 일어나는데, 이를 보체 활성화의 대체 경로라 한다. 만노스 결합 렉틴(mannose-binding lectin, MBL)은 만노스 또는 다른 당과 반응할 뿐만 아니라 다양한 그람 음성 및 양성 박테리아, 효모, 기생충과 결합하는 능력을 가지고 있다. MBL은 MBL-결합 세린 단백질 분해효소(MBL-associated serine protease)인 MASP-1 및 MASP-2에 결합하여 단백질 분해 활성을 유도한다. C1 복합체와 유사하게 MASP-1 및 MASP-2는 C4와 C2를 분해하여 C4b2a C3 전환효소를 생성한다. 이들 경로의 활성화로 보체 구성요소들이 생성된다.)

항체는 보체 활성화를 통해 미생물을 옵소닌화 하여 식균 작용이 일어나게 하는 것뿐만 아니라, 직접적으로 Fc 수용체를 통해 식균 작용이 일어나게 한다. 미생물에 결합한 2개 이상의 항체 분자의 부위에 식균 세포 표면의 Fc 수용체(FcR)가 결합하면 식균 작용이 활성화된다.

항체는 고전 경로를 통한 보체계의 활성화 및 식균 작용 촉진 외에도 ADCC, 혈중 항원을 제거할 수 있는 면역 복합체의 형성, 비만세포 및 호염구의 탈과립화 등 다양한 기능을 매개한다. NK 세포는 살해 활성 수용체를 통해 세포독성 기능을 수행한다. 살해 활성 수용체는 바이러스 감염세포 표면에 존재하는 바이러스 항원에 결합한 항체의 Fc 부위를 인지하여 바이러스 감염세포를 죽일 수 있는데, 이를 ADCC라 한다.