폐렴사슬알균 특이 사람 단클론 IgA 항체의 opsonophagocytosis

Abstract

폐렴사슬알균은 그람 양성 쌍구균으로 피막 다당질에 의해 90 가지의 혈청형으로 나뉜다. 전 세계적으로 모든 연령, 특히 소아나 노인에서는 질병과 사망을 일으키는 주요 원인균으로 알려져 있다. 폐렴사슬알균은 상기도에 흔히 집락을 형성하고 있으며, 주위 점막에 파급되어 중이염, 부비동염 등의 상기도 감염과 폐렴을 일으킬 뿐 아니라 혈관으로 침투하여 패혈증, 수막염 등의 침습성 감염을 일으킨다. 세계적으로 혈청형 14, 6, 19가 침습성 감염에서 가장 흔하게 분리되나, 검체에 따라 지역마다 가장 흔하게 분리되는 형은 서로 다르고 같은 지역에서도 나이에 따라 분포가 서로 다르게 나타난다. 폐렴사슬알균 혈청형 19F는 침습성 감염에서 흔하게 분리되는 혈청형 중 하나로, 국내의 연구를 살펴보면 1995년 임상검체의 26-36%를 차지하였고, 2004년의 비강 보균 연구에서 11%를 차지하여 국내에서 분리되는 주요 혈청형에 속한다. 혈액 내 면역반응에서 IgG 항체가 가장 흔한 형태로 가장 높은 농도로 존재하는 항체이지만, 표면적이 매우 넓은 호흡기 점막이나 위장관 점막에서 분비형으로 생산되는 주된 항체인 IgA 항체가 호흡기 점막과 위장관 점막 방어에 중요하며, 균이나 독소에 부착하여 이를 중화시키거나 침입을 막는 면역기능을 담당한다. 그러나 균 특이 IgA 항체가 백혈구의 균 특이 IgG 항체나 보체 매개성 세균 탐식 및 살균기능을 방해한다고도 보고되고 있고 혹은 이를 촉진시킨다고도 보고되고 있는 등 탐식세포를 매개로 하는 부분에 있어서는 IgA 항체의 역할이 아직 논란이 있다. 폐렴사슬알균의 주된 침입 경로는 호흡기 점막이므로 폐렴사슬알균 특이 IgA 항체는 점막을 통한 폐렴사슬알균의 침입에 중요한 방어를 담당할 것으로 생각되어지고 있다. 따라서 이 연구는 폐렴사슬알균 특이 IgA 항체가 폐렴사슬알균에 대한 방어기전 중 특히 백혈구의 opsonophagocytosis에 어떠한 역할을 하는지 알아보고자 하였다. 폐렴사슬알균은 국내에서 흔히 분리되는 것으로 알려진 혈청형 19F, 19A, 14를 사용하였다. 항체는 사람 혼주 혈청 18과 폐렴사슬알균 19F 특이 사람 단클론 IgA 항체인 DOB 3, DOB 10, 폐렴사슬알균 14 특이 사람 단클론 IgA 항체인 DOB 15, 폐렴사슬알균 특이 사람 단클론 IgG 항체인 DOB 2, DOB 8, DOB 1을 사용하였다. 여기에 보체는 아기 토끼 보체를 사용하였다. 효과 세포로는 HL-60 세포주를 사용하였으며 분화 유도를 위하여 DMF (dimethyl formamide) 혹은 PMA (phorbol myristate acetate)를 첨가하여 배양하였다. 폐렴사슬알균 19F 특이 사람 단클론 IgA 항체의 폐렴사슬알균 19F와의 결합 측정은 유세포 분석기로 하였고, 폐렴사슬알균 특이 사람 단클론 IgA 항체가 백혈구의 폐렴사슬알균에 대한 opsonophagocytosis에 어떤 역할을 하는지 규명하기 위하여 미국 질병통제센터(CDC)의 방법을 보완한 opsonophagocytic killing assay (OPKA)를 사용하여 연구하였다. 폐렴사슬알균 19F 특이 사람 단세포군 IgA 항체인 DOB 3와 DOB 10 모두 폐렴사슬알균 혈청형 19F에 부착하였다. DOB 3는 옵소닌작용 역가를 보이지 않았으나 DOB 10은 옵소닌작용 역가를 보였으며 효과세포의 분화유도를 DMF와 PMA로 한 경우 모두 옵소닌작용 역가를 보였다. DOB 10은 폐렴사슬알균 혈청형 19A에 대해서도 교차 면역반응을 보였다. 폐렴사슬알균 14 특이 사람 단클론 IgA 항체인 DOB 15은 옵소닌작용 역가를 보이지 않았다. 폐렴사슬알균 19F 특이 사람 단클론 IgA 항체인 DOB 3는 폐렴사슬알균 특이 사람 IgG 항체의 opsonophagocytosis를 억제하지 않았다. 폐렴사슬알균 특이 사람 단클론 IgA 항체의 opsonophagocytosis에는 보체가 필요하였다. 결론적으로 폐렴사슬알균 특이 사람 단클론 IgA 항체는 백혈구의 탐식 기능을 돕는 옵소닌작용이 있었고 이를 위해서는 보체가 필요하며 경우에 따라 IgG 항체의 opsonophagocytosis를 도와주었다. 그러나 일부 폐렴사슬알균 특이 사람 단클론 IgA 항체는 폐렴사슬알균과 결합함을 확인하였으나 옵소닌작용 역가는 보이지 못하였으므로 이와 같은 IgA 항체가 옵소닌작용을 보이는 IgA 항체와의 차이점을 향후 규명해야 할 것이다. 또한 옵소닌작용을 보이는 IgA 항체의 경우에 IgA 항체의 아형에 따른 기능적 차이와 이를 담당하는 보체 경로 등에 대한 연구가 계속 지속되어야 할 것이다.;Streptococcus pneumoniae is a gram-positive cocci and has 90 serotypes classified by capsular polysaccharide. Pneumococcus continues to be a leading cause of morbidity and mortality in persons of all ages, especially young age and elderly, among all countries. Pneumococcus is part of the normal resident oropharyngeal flora and can infect adjacent mucosa, causing otitis media, sinusitis, upper respiratory tract infection and pneumonia, as well as can invade blood stream, causing invasive disease such as sepsis and meningitis. Pneumococcus 14, 6, 19 are most frequently isolated type in invasive disease around the world. Pneumococcus 19F is one of the most frequently isolated in invasive pneumococcal disease in Korea. Host defence to S. pneumoniae depends on the presence of capsule-specific antibodies, especially IgG antibody. Capsule specific IgG antibody is thought to provide the protection against systemic disease, as well as limited protection against colonization. IgG antibodies to pneumococcal capsular polysaccharide can activate and fix complement through the classical pathway, promoting opsonization and phagocytosis. IgA antibody plays an important role in the protection of mucosal surface. IgA antibody inhibits microbial adherence and neutralizes viruses or toxin. S. pneumoniae enter the body through respiratory mucosa, so pneumococcal specific IgA antibody may be play an important role in defence mechanism. However, the role of pathogen specific IgA antibody is controversial. Pathogen specific IgA antibody has been reported to interfere with the phagocytic activities of neutrophils. Other studies showed pathogen specific IgA antibody mediate killing of pathogen by phagocytes. To evaluate the function or roles of pneumococcal specific IgA antibody in the human body, we used S. pneumoniae serotype 19F, 19A, 14. Antibodies we used were pooled serum 18, human monoclonal IgA antibody to pneumococcus (DOB 3, DOB 10, DOB 15) and human monoclonal IgG antibody to pneumococcus (DOB 2, DOB 8, DOB 1). Complement we used were baby rabbit complement. HL-60 cells differentiated by DMF or PMA were used as effector cell. We evaluated whether DOB 3 and DOB 10, human monoclonal IgA antibody to 19F pneumococcus, bind 19F pneumococcus by flow cytometry. We also evaluated the role of human monoclonal IgA antibody to pneumococcus for opsonophagocytic killing by modified CDC opsonophagocytic killing assay (OPKA). DOB 3 and DOB 10, human monoclonal IgA antibody to 19F pneumococcus, bound to 19F pneumococcus. DOB 10 showed opsonization titer for 19F pneumococcus, but DOB 3 did not. DOB 10 showed cross reactivity to 19A pneumococcus. DOB 15, human monoclonal IgA antibody to 14 pneumococcus, did not show opsonization titer. DOB 3 did not inhibit opsonization by human IgG antibody to pneumococcus. Complement was needed for opsonophagocytosis by human monoclonal IgA antibody to pneumococcus. Our study demonstrated human monoclonal IgA antibody to pneumococcus can act as opsonin by help of complement. In some cases, IgA antibody to pneumococcus can help the opsonization by IgG antibody to pneumococcus. However, some IgA antibody to pneumococcus bound to pneumococcus but did not show opsonization titer. It is also necessary to investigate that there is any difference among IgA antibody subclasses or what complement pathway is involved.