Immune cells: 호산구(Eosinophil)

면역세포 중 과립구의 일종으로 주로 기생충에 대한 면역 반응을 담당하고 있다. 비만세포나 호염기구와 함께 작용하여 알레르기나 천식을 일으키기도 한다. 골수에서 생성되어 혈액을 따라 순환하며 완전히 분화하고 이후 더 분화하지 않는다. 영문명인 Eosinophil은 호산구가 가진 과립이 산성 염료인 에오신(Eosin)에 잘 염색되는 특징 때문에 이름 붙여졌다. 에오신에 염색된 호산구는 밝은 빨강을 띤다. 호산구의 과립은 과산화효소나 핵산 분해효소, 지방 분해효소 등의 다양한 화학 물질들을 가지고 있다. 호산군 또한 탈과립(De granulation)을 통해 과립에 포함된 독성 물질들을 밖으로 내뿜어 기생충을 공격하는데 이 물질들은 숙주에게도 독성으로 작용하기 때문에 천식이나 알레르기 반응을 일으키게 된다. 

 

정상적인 신체에는 백혈구의 1~3% 정도를 차지하며 12~17㎛ 정도의 크기를 가지고 있다. 호산구는 혈액으로 나온 이후 조직으로 이동하는데 주로 가슴샘의 피질과 수질 사이, 난소 비장, 전립선 림프샘 등에 분포하고 정상 상태인 폐, 피부, 식도 등의 장기에는 분포하지 않는다. 보통 호산구가 있지 않은 장기에 호산구가 있게 되면 천식, 알레르기 같은 질병을 보이게 된다. 예를 들어 천식 환자의 경우 폐에서 늘어난 호산구와 호산구가 탈과립으로 내뿜는 여러 독성 물질로 인해 폐 조직이 손상되게 되어 숨을 쉬기 어려워지는 것이다. 호산구가 혈액을 따라 순환하는 경우 8~12시간 정도의 수명을 가지나 조직으로 이동할 경우 8~12일의 수명을 가진다.

 

Th2(Type 2 helper T cells), ILC 2(Type 2 innate lyphoid cell)는 GATA-3라는 전사인자를 발현하는데 이 전사인자는 세포들이 Th2 사이토카인을 만들고 분비하게 한다. Th2 사이토카인이란 Th2 세포들이 주로 만들어내는 사이토카인을 말하는데 IL-4, IL-5, IL-13등이 이에 해당한다. 이 중 IL-5는 골수에서 호산구가 생성되게 한다. IL-5에 영향을 받은 전구 세포들은 GATA나 C/EBP 같은 전사인자에 의해 호산구로 분화하게 된다. 호산구는 골수에서 방출되기 전부터 이차 과립 물질들을 축적하여 전투에 적합한 상태가 되는데, 혈액으로 나온 호산구는 CCL 11(eotaxin-1), CCL 24(eotaxin-2), CCL 5(RANTES), Leukotriene 등의 케모카인을 따라 염증이 생성된 부위나 기생충이 침투한 부위로 이동하여 면역반응에 참여한다.

 

또 다른 Th2 사이토카인인 IL-13은 호산구를 활성화해 골수를 빠져나오게 한다. VCAM-1이나 ICAM-1등 혈관을 따라 이동하게 하는 분자들을 호산구 표면에 발현시켜 이동하게 만들어주는 사이토카인이다. 호산구가 활성화되면 세포가 깨져 세포 구성 성분들과 과립 성분들이 뭉쳐 그물 구조를 형성하기도 한다. 이 트랩들은 면역의 기능도 하지만 나의 조직을 훼손하기도 한다.

 

이전에 진행된 여러 보고에 의하면 혈액 내의 호산구 수는 항염증 약물들의 효과를 판별하는 데 중요한 역할을 할 수 있다고 한다. 그러나 정상인의 혈액 내 호산구 농도를 정하는 것이 아직 명확하지 않다. 정상 상태보다 많이 드러난 호산구는 그 수가 매우 커지기 때문에 평균 숫자를 사용하는 것은 정상 상태보다 더 큰 값을 사용하게 될 가능성이 있다. 그래서 보통 중간값을 정상 상태의 호산구 숫자로 사용하는 경향이 있다. 앞서 선행된 연구에 의하면 정상인의 혈중 호산구 농도는 100 cells/μL 정도이고 400 cells/μ L 이상의 숫자를 가질 경우 정상 범주에서 벗어난 것으로 간주한다.

 

500cells/μL 이상으로 정상 상태보다 호산구의 수가 많아진 경우를 Eosinophila라 한다. Eosinophila는 기생충의 감염, 자가면역 질환, 류머티즘 관절염, 루푸스, 호산구성 백혈병, 피부질환 등의 질병에서 관찰될 수 있으며 Eosinophilia의 가장 흔한 원인은 천식이다.

 

천식의 병증을 나타내는 주요 원인이 호산구이다. Eosinophila를 가진 쥐는 IL-5의 수치가 높은 것으로 관찰되었으며 천식 환자의 기관 조직을 확인했을 때도 IL-5 수치가 높은 것이 관찰되었고 호산구의 수 또한 많았다. 이렇게 많아진 호산구가 기관지에서 염증반응을 일으키고 기도를 변형시켜 호흡이 곤란하게 만드는 것이다. 호산구가 만들어내는 각종 독성 물질 때문에 호산구의 수가 많은 폐와 기관을 손상한다.

 

호산구가 이런 병증의 원인으로 작용하기 때문에 상기한 질병들의 치료는 주로 호산구를 표적으로 삼는 방향으로 이루어진다. 코르티코스테로이드를 이용해 호산구의 사멸을 유도하는 방법이 그 예이다. Mepolizumab, reslizumab은 IL-5를 표적으로 삼는 항체 약물로 호산구가 생성되는 것을 막는다. Benralizumab은 호산구가 가진 IL-5 수용체에 붙는 항체로 항체 의존 세포 독성(Antibody-dependent cellular cytotoxicity)을 통해 호산구의 사멸을 유도하여 호산구의 수를 감소시킬 수 있다. 또는 IL-13을 표적으로 삼는 Dupolumab, lebrikizumab을 통해 호산구가 염증 조직으로 이동하는 것을 막음으로써 호산구에 의한 병증을 완화할 수 있다.