사이토카인(Cytokine)이란 무엇입니까?

사이토카인(Cytokine)은 면역 시스템에서 사용되는 주요 의사소통 메커니즘으로 세포 신호화 (cell signalling)에 중요한 역할을 하며 세포에 의해 방출되는 작은 분비 단백질입니다. 또한 이는 세포들 사이의 상호작용에 특정한 영향을 미칩니다. 사이토카인은 그 종류에 따라 숙주에게 전염증(pro-inflammatory) 또는 항염증(anti-inflammatory) 효과를 나타낼 수 있습니다. 인체 내에는 *인터류킨(IL), **인터페론(IFN), ***종양 괴사 인자(Tumor Necrosis Factor, TNF), 림포카인, 케모카인과 같은 다양한 유형의 사이토카인이 존재합니다. 사이토카인은 대식세포, B 세포 및 T 세포와 같은 면역 세포를 포함한 다양한 세포 유형에 의해 생성될 수 있습니다. 

 

사이토카인은 바이러스 감염 과정에서 면역 체계에 자극을 주어 병원균과 파괴된 세포를 제거하고 손상된 조직을 재생하는 방식으로 인체가 병원균과 싸우는 데 도움을 줍니다. 그러나 사이토카인이 불균형 상태를 이루거나 과도하게 생성되면 심각한 부작용을 일으킬 수 있습니다.

 

면역 세포가 처음 활성화되면 전염증(pro-inflammatory) 또는 항염증(anti-inflammatory) 면역 반응이 나타납니다.

항염증(anti-inflammatory) 면역 반응이 나타나면 세포독성 T 세포(CD8+)가 직접 감염 세포를 공격하며 그 과정에서 중화 항체가 바이러스를 결합하고 세포사(세포자연사)가 시작됩니다. 다음 단계로 폐의 폐포대식세포가 중화된 바이러스를 정리하고 사멸 세포를 에워쌉니다. 이 과정을 식세포작용이라고 합니다. 대부분의 경우 이 과정을 통해 감염이 치료됩니다. 즉 염증성 사이토카인 수치가 감소하면서 환자가 회복됩니다.

 

그러나 경우에 따라 전염증(pro-inflammatory) 면역 반응으로 폐에 면역 세포가 더 유입될 수 있습니다. 이 경우 염증성 사이토카인이 과도하게 생성되어 사이토카인 폭풍 증후군이 나타납니다. 사이토카인 폭풍 증후군이 발생하면 혈관투과성이 증가하여 체액 세포와 혈액 세포가 폐포로 이동하며 결과적으로 폐부종, ARDS, 심한 경우 호흡 부전으로 이어질 수 있습니다. 사이토카인 폭풍의 이러한 임상적 징후는 또한 패혈증, 파종성 혈관 내 응고, 조직 손상, 복합 장기 파손과 같은 전신 염증도 일으킬 수 있습니다.

< CAS의 Senior InformationScientist, Yingzhu Li, 2022 >

 

*인터류킨(Interleukin, IL)

면역계의 기능은 주로 인터류킨에 의존하며 면역조절물질로서 인체의 면역작용을 조절함으로써 면역 세포의 활성화 및 분화에 결정적인 역할을 합니다. 인터류킨은 주로 백혈구 즉 림프구, 단핵 세포와 신체의 다양한 다른 세포에 의해 생성됩니다. 이들은 세포의 증식, 성숙 및 이동뿐만 아니라 프로 및 항염증 활동에 관여합니다. 인터류킨은 유전자의 활성화 및 억압에 영향을 미치는 다양한 메커니즘을 자극합니다. 또한 인터루틴은 다른 인터류킨의 합성 및 기능에 영향을 줄 수 있습니다.

**인터페론(Interferon, IFN)

최초로 발견된 사이토카인으로 인터페론 계열은 신체 전체에 널리 표현되는 다양한 사이토카인으로 구성됩니다. 다른 사이토카인과 마찬가지로 인터페론은 박테리아 및 바이러스와 같은 침입 유기체에 반응하여 숙주 면역 체계의 바이러스 감염과 관련한 세포에 의해 방출됩니다. 인터페론은 감염으로부터 세포를 보호하는 이펙터 분자의 모집을 돕습니다. 예를 들어, NK 세포와 대식세포의 활성화와 생산을 자극하기 때문에 바이러스와 감염된 세포의 파괴에 기여합니다. 지금까지 세 가지 유형의 인터페론이 확인되었습니다.

 

***종양 괴사 인자(Tumor Necrosis Factor, TNF)

암세포는 세균에 감염되었을 때 간혹 출혈성 괴사를 일으킬 수 있습니다. 이 현상은 세균벽에서 나오는 내독소인 지질다당체(lipopolysaccharide, LPS)에 의해 T세포에서 분비되는 종양을 괴사시키는 물질 때문입니다. 이 물질이 바로 종양 괴사 인자(Tumor Necrosis Factor, TNF)입니다. 종양 괴사 인자는 종양 세포에 세포 독성 또는 세포 증식 억제 작용을 하고, 중성구 및 내피 세포 활성, 세포 고사 촉진을 통해 항암 효과를 보입니다. 현재까지 밝혀진 종양 괴사 인자는 TNF-α와 TNF-β 두 종류가 있으며 이 중 항암 효과가 뚜렷한 것은 TNF-α입니다. TNF-α는 주로 단핵구와 대식 세포에 의해 생성되는 대표적인 사이토카인입니다. TNF-α는 다양한 감염체와 암세포 등의 공격으로부터 숙주를 보호하는 면역 체계의 중간자이며, 특히 암세포의 자연사를 유도한다고 알려져 있습니다.