과민반응
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과민반응 (hypersensitivity)
유형 | 면역 기전 | 조직학적 소견 | 대표질환 |
제 1형: 즉시형 과민반응 | IgE 항체 생성 → 극초기에 비만세포(mast cell)에서 히스타민와 같은 vasoactive amine 분비 → late-phase에 염증세포 유입 | 혈관 확장, 부종, 평활근 수축, 점액 분비, 조직 손상 및 염증 | 아나필락시스, 알레르기, 천식 |
제 2형: 세포독성형 과민반응 | IgG 또는 IgM 항체가 특정 조직 항원에 결합 → 보체 또는 Fc 수용체를 통해 대식세포 활성화 → 세포 용해/포식 및 백혈구 유입 | 세포 포식 및 용해, 염증 | autoimmune hemolytic anemia, goodpasture syndrome |
제 3형: 면역복합체형 과민반응 | 항원-항체 복합체가 조직에 침착 → 보체 활성화 & Fc 수용체 작용 → 백혈구 유입 → 효소 및 독성물질 방출 | 염증, 괴사성 혈관염 (섬유소 괴사) | SLE, glomerulonephritis, serum sickness |
제 4형: 지연형 과민반응 | T 림프구 활성화 → (1) cytokine 분비, 염증반응 및 대식세포 활성화, (2) T-cell mediated cytotoxicity | 혈관 주변 단핵구 침윤, 부종, 육아종 | 접촉 피부염, 다발성 경화증, 제 1형 당뇨병, 결핵 |
1. 제 1형: 즉시형 과민반응 (immediate hypersensitivity)
(1) 개요
• 과거에 감작된 사람이 동일한 항원에 재노출되었을 때 발생하는 급성한 면역 반응
• 항원이 비만세포 표면의 IgE 항체와 결합하여 비만세포의 탈과립(degranulation)을 유도해 히스타민과 같은 염증 매개물질이 분비됨
• 전신 또는 국소 반응의 형태로 나타날 수 있음
(2) 면역기전
① 초기 감작
• 알레르겐(eg. 꽃가루, 음식물, 약물 등)이 antigen-presenting cell에 의해 Th2 세포에 제시됨
• Th2 세포는 IL-4, IL-5, IL-13 등의 cytokine을 분비하여:
- B cell이 IgE를 생성하도록 class switching 유도
- IL-5: 호산구 활성화
• 생성된 IgE는 비만세포의 FceRI 수용체에 결합하여 감작 상태로 전환시킴
② 재노출 (즉각형 반응)
• 동일한 알레르겐에 재노출 시 비만세포 상의 IgE가 교차 결합되어 비만세포가 활성화됨
• 비만세포는 histamine, protease, lipid mediator (PGD2, LTC4 등)을 분비 → 혈관확장, 혈관투과성 증가, 평활근 수축 등과 같은 즉각적인 증상이 수 분 이내 발생
③ Late-phase 반응 (2-24 시간 후)
• 항원에 재노출되지 않아도 비만세포에서 유리된 cytokine과 chemokine에 의해 백혈구들이 유입됨
• 이러한 백혈구는 염증 반응을 증폭시키고 지속화함
• 특히 호산구(eosinophil)가 가장 풍부하게 관찰됨
(3) 대표질환
• 아나필락시스: 쇼크, 기도 폐쇠 등의 응급 상황
• 기관지 천식: 기관지 평활근 수축 및 점액분비로 인해 천명음, 호흡곤란 나타남
• 알레르기 비염/결막염: 꽃가루와 같은 항원에 대한 코막힘, 콧물, 눈 가려움 등
• 음식 알레르기: 특정 음식 항원에 대한 과민반응으로 인해 복통, 설사, 구토, 피부 증상 등이 나타남
2. 제 2형: 세포독성형 과민반응 (antibody-mediated hypersensitivity)
(1) 개요
• IgG와 IgM과 같은 항체가 세포 표면 또는 세포외기질의 특정 항원에 결합해 세포 손상 및 기능적 장애를 유발하는 면역반응
(2) 세포손상 기전
① Opsonization & phagocytosis
• 항체 또는 C3b가 세포 표면에 부착되어 탐식세포에 활성화 → 세포 탐식
② Complement & Fc receptor-mediated inflammation
• Fc 수용체가 보체를 활성화 시킴; 부산물인 C5a와 C3a가 백혈구를 유입해 염증 유도 및 조직 손상
③ Antibody-mediated cellular dysfunction
• 수용체를 자극하거나 억제하여 세포 기능 이상 초래
- 항 TSH 수용체 항체 → 그레이브스 병
- 항-AchR 항체 → 근무력증 (myaesthenia gravis)
(3) 대표질환
질환 | 표적항원 | 결과 |
Autoimmune hemoloytic anemia | 적혈구막 항원 | 적혈구 파괴 → 용혈성 빈혈 |
그레이브스병 | TSH 수용체 | 갑상선 자극 → 갑상선 기능 항진 |
근무력증 (myasthenia gravis) | Ach 수용체 | 신경-근육 연결 차단 → 근력저하 |
굿파스쳐 증후근 | 사구체 기저막 단백질 | 사구체 신염 및 폐 조직 손상 |
Acute rheumatic fever | streptococcal cell wall 항원, 심근 항원과 교차반응 | 심근염, 판막염 |
자가면연성 혈소판감소증 (ITP) | 혈소판 막단백 | 혈소판 파괸 → 출혈 |
천포창 (pemphigus vulgaris) | 포피간 결합단백 | 수포 형성 |
3. 제 3형: 면역복합체형 과민반응 (immune complex-mediated hypersensitivity)
(1) 개요
• 혈액 내에서 형성된 항원-항체 복합체가 혈관 내피, 기저막, 사구체 등에 침착하면서 보체 활성화 등을 통해 염즉 및 조직 손상을 초래하는 과민반응
(2) 면역기전
• 항원-항체 면역복합체가 혈관벽, 기저막과 같이 좁고 혈관 분포가 높은 조직에 침착
• 면역복합체로 인해 보체가 활성화되며 C5a 등과 같은 염증 매개체가 백혈구(주로 호중구)를 유입시키고 혈관 투과성을 증가시킴
• Fcγ 수용체를 통한 호중구 활성화 → reactive oxygen species, protease, 염증성 사이토카인 분비 → 조직손상
(3) 조직학적 소견
• 혈관 주위 조직에 다수의 면역복합체 침착
• 중성구 침윤
• 혈관벽의 섬유소 괴사
(3) 대표질환
• 전신 홍반성 루푸스: anti-DNA 자가항체로 인해 면역복합체가 사구체, 피부 등에 침착
• 혈청병: 외래 단백에 대한 항체 형성 후 면역복합체 반응
• Arthus reaction: 국소적인 제3형 반응
4. 제 4형: 지연형 과민반응 (cell-mediated/delayed-type hypersensitivity)
(1) 개요
• CD4+ T cell 유래 cytokine이 매개하는 염증반응
• CD4+ T 세포 매개 과민반응은 외부 환경에서 유입된 항원 또는 자가 항원에 의해 유도되며 자가면역질환 및 만성 염증성 질환의 주요 원인이 됨
• CD8+ T cell mediated cytotoxicity 역시 일부 자가면역질환에서 관여하며, 특히 바이러스 감염 후 발생하는 면역 반응에서 조직 손상의 주요 기전으로 작용할 수 있음
(2) 면역 기전
① CD4+ T세포 매개 염증
• 항원에 피부에 도입되어 antigen-presenting cell이 naive CD4+ T cell을 감작시킴 → Th1 또는 Th17로 분화 → 항원에 재노출 시 IFN-γ, TNF, IL-17 등 분비 → 대식세포, 호중구 유입 → 염증, 조직 손상
- IFN-γ는 Th1 세포에서 주로 분비되며, 대식세포를 강하게 활성화시켜 식균작용과 염증 반응을 증폭시킴. 또한, MHC class II 발현을 증가시켜 항원 제시 능력을 높이고, 면역 반응을 지속적이고 강력하게 유지하는 데 기여함
① CD8+ T세포 매개 세포독성
• 바이러스 감염세포나 이식된 세포에 대해 cytotoxic T lymphocyte이 특이적 항원을 인식해 perforin, granzyme 등을 분비하여 target cell의 세포사멸을 유도
(3) 대표질환/예시
• 결핵, 접촉피부염, 1형 당뇨병, 바이러스 간염, 이식거부 반응
Reference: Robbins and Cotran, Pathologic Basis of Disease, 10e