염증 내독소 감염성 질환이나 면역 질환에서 공통적으로 등장하는 강력한 염증 유발 물질 중 하나가 바로 내독소(endotoxin) 입니다. 내독소는 그람음성균의 세포벽 외막에 존재하는 지질다당류(LPS, lipopolysaccharide) 로, 면역계가 이를 인식하면 강력한 선천면역 반응이 촉발됩니다. 적절한 반응은 감염 억제에 도움이 되지만, 과도하거나 전신적일 경우 패혈증, 다장기 부전 등의 위험한 결과로 이어질 수 있습니다. 이번 글에서는 내독소의 구조, 인식 메커니즘, 염증 신호 전달, 면역 세포 반응, 관련 질환 등을 상세히 알아보겠습니다.
염증 내독소 정의
염증 내독소그람음성 세균의 외막에 존재하는 지질다당류(LPS) 로, 세균이 죽거나 증식하는 과정에서 분비되지 않고 세포벽 손상 시 방출됩니다.
| 리피드 A (Lipid A) | 독성의 핵심, 면역 자극 유발 |
| 핵심 다당류 | 구조 안정성 유지 |
| O-항원 | 세균 식별, 혈청형 결정 |
이 중 리피드 A는 선천면역계에 강한 자극을 주며, 염증 반응의 가장 직접적인 유도 물질로 작용합니다.
염증 내독소 인식 경로
염증 내독소 면역세포는 내독소를 특정 수용체를 통해 감지합니다. 이 수용체는 TLR4 (Toll-like receptor 4) 이며, 다음과 같은 단계를 거칩니다.
| LPS 인지 | 혈장 단백질 LBP(LPS-binding protein)가 LPS를 포착 |
| CD14 전달 | LBP-LPS 복합체가 CD14 수용체에 전달됨 |
| TLR4-MD2 복합체 활성화 | TLR4와 보조 단백질 MD2가 LPS를 인식 |
| 신호 전달 시작 | MyD88, TRIF 경로 → 전사인자 활성화 (NF-κB, IRF3) |
| 유전자 발현 | TNF-α, IL-1β, IL-6 등 염증성 사이토카인 분비 |
이러한 경로는 수분 내 반응하며, 면역세포의 대량 활성과 염증 반응 증폭으로 이어집니다.
염증 내독소 사이토카인 반응
염증 내독소 면역세포(대식세포, 수지상세포 등)에서 다량의 염증성 사이토카인 분비를 유도합니다.
| TNF-α | 혈관 투과성 증가, 전신 염증 유도 |
| IL-1β | 발열 유도, 면역세포 활성화 |
| IL-6 | 간에서 급성기 단백질 생성 |
| IL-8 | 호중구 유인 및 염증 부위로 이동 유도 |
| IFN-β | 항바이러스 반응 보조, IRF 경로 활성화 |
과도한 사이토카인 방출은 사이토카인 폭풍(cytokine storm) 으로 이어질 수 있으며, 이는 패혈증의 주요 원인이 됩니다.
신호전달 경로
LPS 자극은 NF-κB, MAPK, IRF3 등 다양한 염증 신호전달 경로를 활성화합니다.
| NF-κB | 염증성 유전자 발현 (TNF-α, IL-1 등) |
| MAPK (p38, JNK) | 스트레스 반응, 사이토카인 증폭 |
| TRIF-IRF3 | IFN-β 생산 → 항바이러스 유전자 유도 |
또한, 내독소는 NLRP3 인플라마좀을 활성화하여 IL-1β를 성숙시키고 분비하게 합니다.
면역세포 반응
| 대식세포 | TLR4 경로 활성화, 염증 사이토카인 분비 |
| 수지상세포 | 항원 제시 강화, T세포 활성화 유도 |
| 호중구 | 빠른 이동, NETs(중성구 외세포 덫) 형성 |
| T세포 | 간접적으로 활성화, 염증 반응 유지 |
| NK세포 | IL-12 자극 시 IFN-γ 분비 증가 |
면역세포는 내독소에 빠르게 반응해 세균 제거를 시도하지만, 지속적 자극 시 조직 손상이나 자가면역 반응 유발 가능성도 있습니다.
유발인자 작용
내독소는 급성 감염뿐 아니라 만성 질환의 유발 인자로도 작용합니다.
| 패혈증 | 전신 염증 반응 증후군(SIRS), 다장기 부전 |
| 대장염, 크론병 | 장내 미생물 유래 LPS가 점막 자극 |
| 비만/대사증후군 | 장내 투과성 증가로 LPS 혈중 유입 → 저강도 염증 유지 |
| 알츠하이머병 | 혈관염 및 신경염증 유도 가설 존재 |
특히 장 누수 증후군(leaky gut syndrome) 과 연계된 내독소 혈중 유입은 다양한 만성 염증 질환의 새로운 원인으로 주목받고 있습니다.
억제 및 치료 접근
| 항-LPS 항체 | 내독소 직접 중화, 임상시험 일부 진행 중 |
| TLR4 길항제 | 염증 유전자 발현 차단 (예: Eritoran) |
| 항산화제 | ROS 억제 통한 염증 감소 |
| 장내 미생물 조절 | 프로바이오틱스 및 식이섬유로 내독소 생산 억제 |
| 대사 개선 | 비만, 인슐린 저항성 감소로 LPS 유입 줄이기 |
최근에는 내독소 유래 염증을 조절하는 미토콘드리아 기반 치료 또는 장-면역 축(Gut-Immune Axis) 기반의 접근도 연구되고 있습니다.
염증 내독소 내독소는 면역계에 있어 가장 강력한 자극 물질 중 하나로, 우리 몸의 염증 반응을 빠르고 강하게 유도합니다. 하지만 이 반응이 지나치면 전신 염증, 자가면역, 만성 질환으로 이어질 수 있습니다. 내독소에 대한 이해는 감염 질환뿐 아니라 대사성 염증, 장 건강, 자가면역 질환까지 아우르는 현대 의학의 핵심 주제입니다. 이를 조절하기 위한 전략은 앞으로의 면역·염증 치료에서 중요한 축을 형성할 것입니다.