내독소는 특정 박테리아 외막의 필수적인 부분인 독소의 한 종류입니다. 주로 그람음성 세균감염의 발병기전에 중요한 인자이며 세균이 살아있는 동안에는 확산되지 않다가, 세균이 사멸하여 파괴되면 균체 외부로 유출되는 독소입니다.
내독소의 성분 및 구성
내독소는 내열성의 리포다당체(지질다당류, lipopolysaccharide, LPS)로 이루어져 있으며, ①세균막에 고정된 지질 부분(lipid A)과 ②핵심 올리고당, ③O-항원 다당류 사슬로 구성됩니다. 내독소는 대장균, 살모넬라, 슈도모나스 등 많은 병원균을 포함하는 그람음성균 외막에서 발견됩니다. 또한 내독소는 세균 세포벽의 필수 구성 요소로 그람음성균 세포막의 구조적 무결성을 유지하는 데 중요한 역할을 하는, 외막에 존재하는 큰 분자입니다.
①Lipid A: 지질 A는 내독소의 생물학적 활성 성분으로 독성 작용을 담당합니다. LPS의 소수성 앵커로, 박테리아 외막의 바깥쪽에 박혀 있습니다. Lipid A는 LPS의 독성 특성을 담당하며 숙주 면역계에 의해 염증 반응의 강력한 자극제로 인식됩니다.
②핵심올리고당: 지질 A 부분에 당이 짧은 사슬로 붙어 있습니다. LPS의 구조를 안정화시키는데 도움을 주고, 숙주 면역 수용체에 의한 LPS의 인식에 관여합니다.
③O-항원 다당류 사슬: 핵심 올리고당에 붙어 있는 반복되는 당 단위의 긴 사슬입니다. O-항원은 박테리아 균주에 따라 달라지며 LPS의 항원 다양성에 기여합니다.
언급한대로, 내독소는 그람음성세균(구균과 간균)의 세포벽에 존재하는 lipopolysaccharide로서 세균으로부터 분비되지는 않습니다. 그람양성세균은 내독소를 지니지 않습니다. 내독소는 세균 복제, 항생제 치료, 감염에 대한 숙주 면역반응 등 세균 세포가 파괴되거나 용해를 겪을 때 방출됩니다 내독소는 혈류나 주변 조직으로 방출되면 숙주 생물에서 연쇄적인 면역반응을 일으켜 염증, 고열, 쇼크 및 다른 일반적인 증상을 초래합니다. 심할 경우 장기부전이나 사망 등의 증상을 유발할 수 있습니다.
내독소의 숙주에 대한 영향
내독소의 생물학적 영향(염증, 고열, 쇼크 등의 증상. 특히 패혈증 및 패혈성 쇼크)은 주로 대식세포의 interleukin-1(IL-1)과 tumor necrosis factor(TNF)의 생성에 의한 것입니다. 내독소에 대한 신체의 영향은, 선천적인 면역 체계에 의해 매개되며 특히 면역 세포에서 톨유사 수용체 4의 활성화를 통해 매개됩니다. 숙주 면역계는 대식세포 및 수지상세포와 같은 면역세포에 발현되는 TLR4와 같은 패턴 인식 수용체(PRR)를 통해 LPS를 인식합니다. TLR4의 활성화는 염증 반응의 중심 역할을 하는 종양 괴사 인자-α (TNF-α), 인터루킨-1(IL-1), 인터루킨-6(IL-6)과 같은 염증성 사이토카인의 방출을 유발합니다.
①고열은 대식세포의 IL-1 생성에 의해 야기됩니다. IL-1은 시상하부의 온도 조절 센터에 영향을 미쳐 온도조절장치(thermostat)를 높은 온도로 재조정합니다.
②혈관확장에 의한 저혈압, 쇼크 및 주요 장기의 관류 저하는 bradykinin(9개의 아미노산으로 이루어진 펩티드로서, 각종 염증상황에서 키닌계의 활성에 의하여 형성되는 강력한 혈관확장제)이 생성되어 혈관의 투과도가 증가하고 말초혈관의 저항(peripheral resistance)이 감소하여 일어납니다.
③보체(complement) 대체경로의대체경로(alternative pathway)는 고전경로(classical pathway), 렉틴경로(lectin pathway)와 함께 보체를 활성화시키는 3가지 경로 중 하나로, 항체 비의존적이라 선천면역의 일부로 취급됩니다. 보체는 용해소를 도와 항원 세포를 용해시키거나 항원 항체 복합체에 결합하는 혈청 성분으로 효소양활성단백이라고도 합니다.
④응고시스템(factor 12에 의한)활성화는 확산된 혈관 내 응고, 혈전증 및 조직의 국소빈혈을 일으킵니다.
⑤대식세포의 포식작용이 활성화되며 다클론 B 림프구 활성화(polyclonal B-cell activation)가 일어납니다. 다클론 B세포 활성화는 여러 항원을 표적으로 하는 다양한 항체 배열을 생성하는 여러 B세포의 자극을 말합니다. 다클론 B세포의 활성화가 과도하거나 장기화되면 면역체계가 자가 항원을 잘못 표적으로 삼는 자가면역질환이나 면역체계가 무해한 환경 항원에 반응하는 알레르기 반응 등도 유발할 수 있습니다.
⑥항체생성이 증가합니다. 보체 활성, B 림프구 활성 등의 자연스러운 결과라 할 수 있습니다.
그람양성 세균의 감염에서도 내독소와 같은 효과가 나타날 수 있습니다. 그러나 내독소는 그람양성 세균에는 없으므로 teichoic acid 또는 peptidoglycan과 같은 다른 세포벽 성분이 TNF 및 IL-1의 생성을 유도할 것으로 추정됩니다.
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