보체계_Complement System

1. 보체계란?

보체(complement)란 혈장 내 존재하는 단백질군으로, 선천면역과 적응면역을 조율하며 병원체 제거에 중요한 역할을 하는 생체 방어 기전이다. 보체는 불활성 상태(zymogen)로 존재하며, 특정 자극에 의해 연쇄적으로 활성화된다.

보체의 주요 기능은 다음과 같다.

이미지출처_Frontiers ❘ Essential Role of Complement in Pregnancy: From Implantation to Parturition and Beyond

• 병원체 용해 (막공격복합체, MAC 형성)
• 염증 반응 조절
• 옵소닌화 (Opsonization) 및 탐식 촉진
• 면역복합체 제거

보체는 간세포에서 주로 생성되며, 단핵세포, 대식세포, 위장관 및 비뇨생식기 상피세포에서도 일부 생성된다. 혈장 내 총 단백질의 약 5%를 차지하며, 대부분 불활성 상태로 존재하다가 효소 연쇄반응을 통해 활성화된다.

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2. 보체 시스템의 역사

보체의 발견은 1890년대 프랑스의 Jules Bordet 실험에서 시작되었다. 그는 콜레라균과 양의 항혈청(면역된 양의 혈청)을 반응시키면 세균이 용해된다는 사실을 발견했다. 이후, 혈청을 열처리하면 항체는 유지되지만 세균 용해 능력이 사라지는 것을 확인했다. 이를 통해 세균을 직접 용해하는 또 다른 혈청 성분이 존재함을 알아냈고, 이 성분을 독일의 Paul Ehrlich가 "보체(Complement)"라 명명하였다.

 

이후 연구를 통해 보체가 선천면역뿐만 아니라 적응면역에서도 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌다.

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3. 보체의 활성화 경로

보체 시스템은 세 가지 주요 경로를 통해 활성화된다.

이미지출처_How Does Complement System Work? - Creative Biolabs

A. 고전 경로 (Classical Pathway)

• 항원-항체 복합체(IgM, IgG1-3)에 의해 활성화됨
• C1 복합체(C1q, C1r, C1s)가 항체의 Fc 부위와 결합하여 활성화됨
• C4와 C2가 분해되어 **C4b2a (C3 전환효소)**를 형성 → C3를 C3a와 C3b로 분해
• 생성된 C3b가 C5 전환효소(C4b2a3b)를 형성하여 C5를 C5a와 C5b로 분해 → C5b가 MAC 형성을 유도

 

B. 대체 경로 (Alternative Pathway)

• 항원-항체 복합체 없이도 활성화됨
• 혈중에 존재하는 C3가 자발적으로 분해되어 C3b 생성
• C3b가 Factor B와 결합하고 Factor D에 의해 분해되어 C3bBb (C3 전환효소) 형성
• Properdin이 결합하여 안정화 → 대량의 C3b 생성 → C5 전환효소 형성 → MAC 유도

 

C. 렉틴 경로 (Lectin Pathway)

• Mannose-binding lectin (MBL)이 미생물의 당잔기(mannose)와 결합하여 활성화
• MBL이 MASP-1, MASP-2와 복합체를 이루어 C4와 C2를 활성화 → C3 전환효소 형성
• 이후 과정은 고전 경로와 동일하게 진행됨

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4. 보체의 주요 기능

이미지출처_Complement Membrane Attack Complex/MAC Struture - Creative Biolabs

A. 병원체 용해 (막공격복합체, MAC 형성)

• C5b, C6, C7, C8, C9가 결합하여 막공격복합체(MAC)를 형성
• MAC은 세균, 바이러스, 기생충의 세포막을 관통하여 삼투균형을 붕괴시켜 용해를 유도
• 그람 음성균과 외피가 있는 바이러스가 보체 매개 용해에 취약
• 그람 양성균은 두꺼운 펩티도글리칸층을 가지고 있어 보체 매개 용해에 저항함

 

B. 염증 반응 활성화

• 보체 활성화 과정에서 생성된 C3a, C4a, C5a는 강력한 염증 매개 물질
• 비만세포와 호염기구에서 히스타민 방출을 유도하여 혈관 확장과 혈관 투과성 증가
• C5a는 강력한 화학주성因子(chemotactic factor)로 백혈구를 감염 부위로 유도

 

C. 옵소닌화 (Opsonization) 및 탐식 촉진

• C3b, C4b, iC3b는 옵소닌(opsonin)으로 작용하여 병원체를 둘러싸 탐식세포의 제거를 촉진
• 대식세포와 호중구가 보체 수용체(CR1, CR3)를 통해 C3b에 결합하여 효율적으로 병원체 제거
• C3b는 항원제시 기능을 강화하여 백신 면역증강제로 활용될 수도 있음

 

D. 면역복합체 제거

• C3b가 면역복합체(항원-항체 복합체)에 부착하여 적혈구(CR1 수용체 발현)에 의해 간과 비장으로 이동
• 대식세포가 면역복합체를 제거하여 자가면역질환 발생을 억제함

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5. 보체 시스템의 조절 기전

보체가 과도하게 활성화되면 정상 세포가 손상될 수 있으므로, 여러 억제 기전이 존재한다.

이미지출처_The normal functions of the C1 esterase inhibitor protein. C1-INH... ❘ Download Scientific Diagram

 

• C1 저해제 (C1 inhibitor, C1-INH): 고전 경로 초기 C1 활성화를 차단
• Factor H & I: C3b의 과도한 축적을 방지하여 대체 경로 억제
• Decay-accelerating factor (DAF): C3 전환효소를 분해하여 보체 연쇄반응을 억제
• HRF (Homologous Restriction Factor): 정상 세포에서 MAC 형성을 방지하여 자가 세포 보호

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6. 보체 시스템과 질병

보체 시스템이 제대로 작동하지 않으면 다양한 질병이 발생할 수 있다.

 

• 보체 결핍: C3 결핍 시 중증 세균 감염 위험 증가, C5-C9 결핍 시 임균 감염 증가
• 자가면역질환: 보체 조절 단백질의 결함이 자가면역질환(루푸스, 용혈성빈혈 등) 유발 가능
• 과민반응: C3a, C5a의 과도한 활성화는 아나필락시스(급성 알레르기 반응) 촉진

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<출  처>

 

How Does Complement System Work? - Creative Biolabs

 

 

Complement Membrane Attack Complex/MAC Struture - Creative Biolabs