감염생쥐에서 세균 물리칠 활성산소 분비 기능이 마비된 면역세포 관찰
세균 감염시 감염 부위로 이동해 온 호중구가 만들어 내는 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.
(출처 : 성균관대 배외식)
세포핵을 둘러싼 세포질을 염색해 대략적인 조직의 형태를 통해 생쥐모델의 폐 조직의 손상 정도를 살펴보았다. 그 결과 감염되지 않은 정상생쥐(왼쪽)와 달리 황색포도상구균에 감염된 생쥐(가운데)는 조직의 형태가 망가지는데, 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 관찰됐다.
(출처 : 성균관대 배외식)
우리 몸을 돌아다니다 세균을 만나면 독성물질을 분비하는 정찰대 역할을 하는 백혈구의 일종인 과립구(granulocyte), 골수의 조혈줄기세포에서 분화되는 과립구는 감염 대항 능력에 큰 영향을 미치는데 면역세포로 분화됐음에도 여전히 조혈모세포의 표지를 지닌 고장난 면역세포가 보고됐다.
한국연구재단(이사장 노정혜)은 배외식 교수(성균관대학교) 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)은 미생물 감염에 대한 비정상적인 반응으로 발열, 빠른 맥박, 호흡수 증가, 백혈구 수 변동 등 전신에 걸친 염증반응이 나타나는 상태를 말한다.
패혈증은 주로 과다한 염증반응에서 시작해 면역기능 마비가 뒤따르는 것으로 알려져 있지만 아직 이 복잡한 과정을 매개하는 세포의 존재에 대해서는 잘 알려지지 않았다.
연구진은 황색포도상구균에 감염된 생쥐모델에서 세균 감염 부위에 모여든 호중구에서 분비하는 당단백질(인터페론 감마)이 자극제가 돼 새로운 종류의 면역세포가 생성되는 것을 알아냈다.
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 세포이동과 활성산소 발생 등의 기능이 마비된 이 면역세포를 표적으로 하는 감염 치료제 또는 감염 예후마커 연구의 단초가 될 것으로 기대된다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구지원사업(도약연구 및 선도연구센터사업)의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 사이언스 어드밴시즈(Science Advances)에 1월 23일 논문명 ‘Novel CD11b+Gr-1+Sca-1+ myeloid cells drive mortality in bacterial infection’, 배외식 교수(교신저자/성균관대학교), 박민영 석박통합 과정(제1저자/성균관대학교), 김형식 석박통합 과정(제1저자/성균관대학교) 등으로 게재됐다.