Lec. 3 항산화 II 및면역조절 I
3. 면역증진건강기능식품및효능 1) 고시형건강기능식품
(1) 영양소 1 베타-카로틴 (β-carotene) - 신체보호기능을하는항산화제 - LDL-콜레스테롤산화의감소, 혈청지질과산화물가감소, DNA 사슬절단등 2 비타민 C - 합성불가능, 식품형태로섭취 - 활성산소종 (ROS), 활성질소종 (RNS) 등자유기제거
Vitamin C Ascorbic acid is a redox catalyst which can reduce, and thereby neutralize, reactive oxygen species such as hydrogen peroxide
3 비타민 E - 알파 - 토코페롤 - 세포막을구성하는불포화지방산의과산화억제 4 구리 - 철분의흡수및이용도움 - 구리부족시, 철의이용률감소, 적혈구합성저하, 빈혈발생, 신경장애, 골다공증
5 셀레늄 - 글루타티온과산화효소, 티오레독신 : 체내생성된과산화수소분해 - 셀레늄결핍시, 근육통, 근육소모, 심근증등 6 망간 - 주로미토콘드리아에존재 ( 간, 신장, 췌장등 ) - 초과산화물변환효소 : 초과산화물라디칼파괴 - 아르지네이스 : 요소형성반응촉매 - 글루타민합성효소 : 체내암모니아제거반응촉진
Vitamin E α-tocopherol is an important lipid-soluble antioxidant. It performs its functions as antioxidant in the glutathione peroxidase pathway,[11] and it protects cell membranes from oxidation by reacting with lipid radicals produced in the lipid peroxidation chain reaction.[7][12]
(2) 페놀류 1 녹차추출물 - 대표적항산화성분 ( 카테킨,EGCG) - 섭취시흡연자와비흡연자의혈장항산화능증가 2 프로폴리스추출물 - 꿀벌에의해채집된화분및분비물혼합 - 적혈구의초과산화물변환효소활성증가 3 코엔자임 Q 10 - 세포기능을유지하기위한대사물질 - 저밀도지질단백질 (LDL) 의산화에대한보호작용
Co Q10 코큐텐도히드록실기를두개가지고있기때문에두단계의과정을거쳐서항산화작용을한다. ( 유비퀴놀 -> 세미퀴논라디칼 -> 유비퀴논 ) 그리고산화된코큐텐인유비퀴논은에너지대사시스템을이용해유
(2) 터핀류 1 엽록소함유식물 - 엽록소 a,b는과산화수소로유발된 DNA 손상감소 - 항산화비타민, 카탈레이스, 초과산화물변환효소의활성이증가 2 클로렐라 - 활성산소등자유유리기생성을저해 - 직접적인항산화작용, 항산화효소활성을촉진시킴으로세포내산화스트레스감소에도움 3 스피루리나 - 카로티노이드등의색소와리놀렌산등의필수지방산이풍부 - 엽록소분해산물총페오포르바이드 0.1% 이하로관리
터핀류
3. 림프조직 (lymphoid tissues) 2. 면역계의세포와조직 면역세포들이모여서만들어진조직을말하며, 면역세포의상호작용이용이하게일어나도록구성되어있으며, 우리몸의여러지역에존재한다. 항원에대한적절한면역반응이유도되기위하여나계속하여없어지는면역세포를보충하기위하여는여러가지면역세포들의상호작용이필요하며, 이를위하여특별한림프조직이필요하게된다. 후자와같이새로운면역세포를만드는조직을 1 차림프기관 (primary lymphoid organ) 이라고하며, 전자와같이면역반응이일어나는데필요한조직을 2 차림프기관 (secondary lymphoid organ) 이라고부른다. 1 차림프기관은골수 (bone marrow) 와흉선 (thymus) 그리고조류의 bursa of fabricius 등이대표적이며, 2 차림프기관은면역세포가항원과반응하여면역반응이일어나는곳이며, 림프절 (lymph node), 비장 (spleen) 등이대표적인기관이다. 일부의 2 차림프조직은충수 (appendix), tonsil, Peyer's patch 등과같은작은림프절 (lymph nodules) 로존재하기도하며, 특정한조직적구조를형성하지않고다른조직에흩어져있는 diffused lymphatic tissue 들도있다.
3. 림프조직 (lymphoid tissues) 2. 면역계의세포와조직 1) 골수 (bone marrow) 모든혈구는전구세포 (stem cell) 로부터만들어지는데, 배아나태아상태에서는간과비장에서만들어지다가, 태어난후에는점차적으로골수가그기능을하게된다 근원세포로부터혈구를만드는과정을혈구생성과정 (hematopoiesis) 라고부르는데, 골수의수질 (red marrow) 에는스폰지상태의망상구조가있으며, 그곳에골수의전구세포와그들을성숙시킬수있는여러세포들이모여있어서, 대부분의혈구들이그곳에서만들어진다.
3. 림프조직 (lymphoid tissues) 2. 면역계의세포와조직 2) 흉선 (thymus) 흉선은목뼈앞 (anterior mediastinum) 에있는두개의잎 ( 엽, lobe) 모양의기관으로. T 림프구의전구세포 ( 흉선세포, T cell precursor, thymocytes) 들이다량존재한다 흉선은나이가들면서점점작아져서사춘기쯤에는거의확인이어렵지만, 여전히 T 림프구의성숙장소의역할을하는것으로알려져있다.
3. 림프조직 (lymphoid tissues) 2. 면역계의세포와조직 3) 림프절 (lymph nodes) 림프절은림프관의중간에놓여있으며, 주로세포나조직사이로들어온항원을림프를통하여받아들여면역반응이일어나는장소이다 림프구나보조세포들은림프절의특정한지역에모여있는데, follicle( 세포들이모여있는지역, 소포 ) 에는항원을인식하지못한 resting B cell이많이존재하며, germinal center에는 T cell의도움을받아항체를생산하는커다란 B cell들이많이있다. 충분히분화한 plasma cell들은림프절을떠나다른조직으로이동한다. T cell은주로 follicle 사이에있거나, parafollicular area라고부르는피질지역에있다.
3. 림프조직 (lymphoid tissues) 2. 면역계의세포와조직 4) 비장 (spleen) 비장은왼쪽상복부에있는붉은색의껍질로둘러싸인기관으로, 하나의동맥이들어와서다시여러개의세동맥 (arteriole) 으로갈라져있는기관이다 비장의세동맥은림프조직에의해둘러싸여있는데, 이를세동맥주위림프계 (periarteriolar lymphoid tissue, PALT) 라고부르며, 이곳에서혈관을통하여들어온항원에대한면역반응이일어난다
3. 림프조직 (lymphoid tissues) 2. 면역계의세포와조직 4) 기타림프조직 호흡기나소화기에는점막면역계 (mucosal immune system, MALT) 라고부르는림프조직이발달되어있어서, 점막을통하여침입하는미생물들을막고있다 소장의 Peyer's patch, 맹장 (appendix) 의 lymphoid follicle, 인후 (pharynx) 의 tonsil( 편도선 ), 상부호흡기의 submucosal lymphoid follicle 등은대표적인점막면역계의조직들이다 피부에도표피면역계 (cutaneous immune system) 가존재하여, 피부를통하여침입하는항원들을막고있다.
4. 림프및림프구의순환 2. 면역계의세포와조직 림프는조직과세포사이에서모여서작은림프관을통하여이동한다. 림프관은결국 thoracic duct와 right lymphatic trunk라는커다란림프관으로모이게되며, 이것을통하여림프들은대정맥으로합쳐져심장으로들어간다. 림프는심장으로부터동맥을거쳐서나오며, 모세혈관을통하여다시조직으로들어가고, 조직으로부터다시작은림프관으로모여서재순환한다. 장이나조직사이로침투한항원은입수관을통하여림프절로들어가, 그곳에서면역반응을일으키며, 다시출수관을거쳐순환된다. 반면에혈액으로직접들어온항원은비장동맥을통하여비장으로들어오고, 그곳에서면역반응이일어난후비장정맥을통하여순환한다 효과적인항원의감지와적절한면역반응을위하여림프구도림프와함께순환하며, 혈관의임프구는 high endothelial venule (HEV) 라고부르는특수한형태의세정맥 (post capillary venule) 내피세포사이를통과하여조직으로이동한다
3. 항원 (Antigen) 항원은우리몸에들어와항체를만들게하며, 만들어진항체와결합할수있는물질을말한다. 일반적으로항원은 B 림프구와도반응하지만 T 림프구와도반응하며, 그결과 T 림프구면역반응을유도할수있다. 단백질, 탄수화물, 지질, 핵산등과같은생체물질뿐아니라인공적인화학물질등을포함한거의모든물질이항원이될수있으며, 이들항원중단백질항원은 T 림프구와도반응하는것으로알려져있다.
3. 항원 (Antigen) 1. 항원성과면역원성 (antigenecity & immunogenecity) 항원 (antigen) 이비록항체와결합하기는하지만, 실험동물에항원을주사한다고언제나항체가만들어지는것은아니다. 어떤항원은특별한처리없이주사하여도항체가잘만들어지는반면, 어떤항원은조건이맞아야항체생산이유도될수있다. 즉, 항원은항체와반응하긴하지만, 스스로항체반응을유도하지못할수도있다 그래서, 우리몸에들어와항체반응 ( 체액성면역반응 ) 이나세포매개성면역반응을유도하는물질을일반적으로항원과구별하여면역원이라고부른다 (immunogen). 즉면역원은 B림프구와반응하여 B림프구를플라즈마세포로활성화시켜항체를생산하게하는물질을말한다. 또한어떤면역원은 T 림프구와도반응하여 T 림프구를 helper T cell이나 cytotoxic T cell로활성화시킬수도있다.
미숙림프구
FIGURE 2.1. Developmental path-ways of various cell types from pluripotential bone marrow stem cells.
FIGURE 2.3. A PMN leukocyte (surrounded by erythrocytes in blood smear) with trilobed nucleus and cytoplasmic granules ( 950). [Reproduced with permission from Olana and Walker, Infect Med 19:318 (2002).]
a) Neutrophils: It has a multi-lobed nucleus & granulated cytoplasm that stains with both acid & basic dyes. It is often called a "Poly-morphonuclear leukocyte'(pmn) These are produced by hematopoiesis in the bone marrow, which are released into the tissues, where they have a life span of only a few days. Movement of circulating neutrophils into tissues called "Extravasation". The neutrophils contains primary & Secondary granules: Larger, denser primary granules Peroxidase, Lysozyme, Various hydrolytic enzymes Smaller, secondary granules Collagenase, Lactofemn & Lysozyme Both primary & secondary granules are fuse with phagosomes. The cells exhibit a larger "Respiratory Burst" than macrophages & express higher levels of "defensins" than macrophages do.
b) Eosinophils: The cells are motile phagocytic cells that can migrate from the blood into the tissue spaces. It has a bi-lobes nucleus & a granulated cytoplasm that stains with the acid dye "Eosin" red (hence its name). Play a significant role like phagocytic role like macrophages. The secreted contents of eosinophilic granules may damage the parasite membrane. c) Basophils: It has a lobed nucleus and heavily granulated cytoplasm that stains with the basic dye "methylene Blue". These are nonophagocytic granulocytes, which release pharmacologically active substances from their cytoplasmic granules. These substances play a major role in certain "Allergic responses".
Key points Endocytosis phagocytosis
FIGURE 2.2. Endocytosis and phagocytosis by macrophages.
FIGURE 2.4. Scanning electron micrograph of macrophage with ruffled membranes and surface covered with microvilli ( 5200). [Reproduced with permission from J Clin. Invest 117 (2007).]
What Is the Reticuloendothelial System? the aggregate of the phagocytic cells, including certain cells of the bone marrow, lymphatic system, liver, and spleen, that have reticular and endothelial characteristics and function in the immune system's defense against foreign bodies.
Endocytosis: 세포외용액에존재하는고분자물질이세포에의해섭취 -pinocytosis - 수용체매개내세포작용 Endosome+lysosome 고분자물질 -> 핵산당펩타이드
Information processing during phagocytosis Nature Reviews Immunology 12, 492-502 (July 2012)
Phagocytosis animation https://highered.mcgrawhill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animati on phagocytosis.html
T Cell
When my cells turn into others
Cells and immunity
2) 면역반응의분류
3) 면역계질환 1면역력저하 : 감기, 장염, 암세포의증식, 바이러스, 미생물감염, 쇼크사 2선천면역계결핍질환 (innate immune deficiency disorder) 3적응면역계결핍질환 (adaptive immune deficiency syndrome) : T helper cell의감소로발병 4) 면역기능조절 1 면역증진 : 종양, 노화, 면역결핍질환, 미생물감염 2 면역억제 : 장기이식거부반응, 알레르기반응, 자가면역반응
2. 기능성평가방법 1) 시험관내실험 1 2 림프구증식능 세포독성실험 : 세포독성 T 림프구기능분석, 림포카인활성세포생성능측정, 항원특이적세포독성능 2) 동물실험 1 플라크형성세포측정 : 마우스의비장에서생성된플라크수비교 2 강제수영부하실험 : 생체내실험으로체력혹은인내력증강에의한면역증진효과측정 3) 임상시험 1 면역세포의숫자측정
3. 면역증진건강기능식품및효능 1) 고시형건강기능식품 (1) 인삼 : 강장, 면역증강기능, 피로회복의기능성 (2) 홍삼 : 면역력증진및피로회복 (3) 알로에겔 : 면역력증진, 피부건강, 항염증효능, 장건강 (4) 알콕시글리세롤함유상어간유 : 면역증강
2) 개별인정형건강기능식품 (1) 금사상황버섯 : 인터페론감마와림프구수증가, 면역기능개선 (2) 게란티바이오-Ge 효모 : 면역글로블린, 항체형성효능 (3)L-글루타민 : 림프구양증가, 감염발생감소 (4)HemoHIM 당귀등혼합추출물 : 림프구의활성증가, NK 세포활성, 사이토카인증가
Key Points 자연면역 : 병원체의침입과함께초기반응 -macrophage, 수상세포, neutrophil, basophil, 호산구, 획득면역 : 림프구수상세포 T-cell: thymus B cell: Bone T, B cell: 항원수용체를세포표면에가지며항원특이적으로반응
The outer cortex has lymphatic nodules that mostly contain B-cells. The inner cortex contains mostly T-cells
Intestinal immunity
Key points 림프구 : 흉선이나골수등의일차림프조직에서생선 성숙림프구 : 비장, 림프절, 파이엘판등의이차림프조직으로이동 성숙림프구 : 이차림프조직의사이를재순환 (2 순환계이용 - 혈관계, 림프계 ) HEV: 림프절, 파이엘판으로의유입 이차림프조직 : 항원, 항원제시세포가유입되는조직 -> 면역반응이개시됨
T 림프구의증식율및세포활성물질생성 대식세포에서산화질소생성과세포활성물질생성시험 생체내실험 : 생쥐에서강제수영부하시험 사람말초단핵구에서세포활성물질수준시험수행
면역기능에영향을미치는요인
면역기능에영향을미치는요인 1 유전적요인및환경적요인사전노출경험, 예방접종 2 나이성인 : 항원특이적세포성 / 체액성면역유아 : 선천적면역노인 : 면역기능저하 ( 일반적 ), 면역기능조절장애 3 성별 Estrogen, Progesterone / 생리, 임신 면역계에영향감염, 외상, 패혈증등의영향이남녀간차이큼. 여성 : 바이러스감염저항성큼 / 자가면역질환위험큼 Estrogen: 면역기능증진 / Progesterone: 면역기능억제
면역기능에영향을미치는요인 4 심리적스트레스자율신경계, 스트레스호르몬 영향 Catecholamine, glucorticoids 면역기능잠재적조절만성적정신스트레스 : 타액의 IgA 분비감소고강도운동 스트레스호르몬상승격심한운동 일시적면역기능저하 5 영양상태비만, 과영양상태 염증유발영양결핍상태 선천성후천성면역약화
면역기능에영향을미치는요인 6 식이습관영양섭취, 음주, 결핍등미량영양소섭취부족 영양소보충 면역회복저영양상태주의요망 신생아, 식습관장애, 습관성음주 7 질병식품과관련성높은질병 : 천식, 동맥경과, 암, 크론병, 류마티즘, 식품알레르기등면역체계한번손상되면 자신조직까지손상 만성적염증, 자가면역질환으로악화 : 이경우에는오히려면역활성을낮춤이바람직 따라서, 건강기능식품의 ( 섭취에의한 ) 면역기능을평가할때이들에대한충분한고려가있어야함.
국외연구동향 EU: The Functional Food Science in Europe (FUFOSE) " 이란협력체를결성해독일, 영국, 네덜란드, 프랑스, 스페인, 벨기에 6 개국이모여기능성식품에대한과학적인평가방법과 biomarker ( 생체표지자 ) 의개발에주력 미국의 National Toxicology Programs Guideline for Immunotoxicity Evaluation" 을보면, 면역증가에대한평가는대식세포 (macrophages) 의활성도를측정하는방법과 plaque 형성세포측정, T 림프구의활성도측정, 자연살해세포 (natural killer cell, NK cell) 의활성도를측정하는방법등이있다 면역세포에서분비되는 interleukin (IL) 이나 tumor necrosis factor (TNF) 와같은각종 cytokine ( 세포활성물질 ) 을분석하는방법
강제수영부하실험 (forced swimming test, FST) 강제수영부하실험은실험동물을강제로수영부하할경우, 물에서움직임이없이부동상태로유지된시간을측정하여비교하는실험이다. Connor TJ 등 76 은흰쥐를이용한실험에서강제수영부하실험 120 분후에백혈구수가현저하게감소됐으며, 강제수영부하실험 90 분과 120 분후에는림프구수가현저하게감소됨을관찰했다. 더욱이강제수영부하실험후에 PHA 와 Con A 유도성림프구증식이일시적으로현저히감소했다.
강제수영부하실험 (forced swimming test, FST) 생체내실험으로체력혹은인내력증강에의한면역증진효과를검증해볼수있고, 피로관련물질등여러체액성분들의변화관찰에의한실제적면역증진효과를파악해볼수있는좋은모델로활용될수있을
기능성표시범위제안 1. 제 1 단계 ( 구조 / 기능강조 ) 면역기능을증진 ( 개선 ) 시킵니다. 면역계를증강시킵니다. 면역계를증강시키는특성이있습니다. 면역기능증진에도움을주는건강기능식품입니다. 생체면역기능유지에도움이됩니다. 2. 제 2 단계 ( 고도기능강조표시 ) 생체방어기전증강에의한면역계강화식품입니다. 저하된면역기능회복에도움을줍니다. T 림프구의생성증진에도움을줍니다. 자연살해세포활성화에기여합니다. 인터페론감마 ( 종양괴사인자등 ) 생성을증진시키는건강기능식품입니다. 면역글로불린생성증진에도움을줍니다. 영양 ( 단백질 ) 부족에의한저하된면역기능을회복시킵니다. 3. 제 3 단계 ( 질병위험감소표시 ) 면역증진효능이월등하게특이적으로우수한경우 ( 인체적용시험필수 ), 특수효능표시가 가능할것이다.
references 면역학일러스트맵 : 강호일역 내몸안의주치의면역 : 다다도미오저