염증 신호전달 염증은 병원체 감염이나 조직 손상 시 우리 몸이 활성화하는 방어 반응입니다. 이 반응은 단순한 세포의 분비나 이주로 끝나지 않고, 세포 내에서 정교한 신호전달(signaling) 시스템을 통해 조절됩니다. 염증 신호전달은 외부 자극을 수용체가 감지한 뒤, 세포 내부의 단백질 네트워크를 통해 유전자 발현까지 이어지는 일련의 체계입니다. 본 포스팅에서는 염증 신호전달의 개념, 주요 경로, 관련 단백질, 염증성 질환과의 연관성을 구체적으로 다뤄보겠습니다.
염증 신호전달 개념
염증 신호전달 외부 자극을 세포가 인식하고, 이를 유전자 발현의 변화로 이어지게 하는 생화학적 과정입니다.
| 자극 인식 | 수용체가 병원체 또는 손상 신호(PAMP, DAMP)를 인식 |
| 신호전달 | 세포 내 단백질 복합체를 통해 신호 증폭 |
| 전사인자 활성화 | 핵으로 신호 전달 → 염증 유전자 발현 시작 |
| 염증 매개물 생성 | 사이토카인, 케모카인, 효소 등 생성 및 분비 |
이 시스템은 수초 내 빠르게 작동하며, 외부 공격에 즉각적인 면역 방어 반응을 가능하게 합니다.
염증 신호전달 주요 경로
염증 신호전달 염증 반응을 유도하는 핵심 신호전달 경로는 다음과 같습니다.
| NF-κB 경로 | TLR, IKK, IκB, NF-κB | 염증 유전자, 사이토카인 생성 |
| MAPK 경로 | ERK, JNK, p38 | 세포 스트레스 반응, AP-1 활성 |
| JAK-STAT 경로 | JAK, STAT 단백질 | 사이토카인 반응 증폭, T세포 분화 |
| NLRP3 인플라마좀 | NLRP3, ASC, Caspase-1 | IL-1β, IL-18의 활성화 |
| PI3K-Akt 경로 | PI3K, Akt, mTOR | 대식세포 활성, 생존 신호 조절 |
이들 경로는 서로 연결되기도 하며, 병원체 종류와 조직 특성에 따라 다른 방식으로 활성화됩니다.
염증 신호전달 TLR 기반 자극 인식
염증 신호전달 주로 Toll-like receptor (TLR) 와 같은 패턴 인식 수용체(PRR)에서 시작됩니다.
| TLR4 | LPS (그람음성균 외막 성분) | NF-κB, MAPK |
| TLR3 | 바이러스 dsRNA | IRF, NF-κB |
| TLR2 | 리포테이코산, 펩티도글리칸 | NF-κB, JNK |
TLR의 자극은 염증 유전자의 전사뿐 아니라 인터페론 생성, 면역세포 활성화를 포함한 전반적인 선천 면역 반응을 이끌어냅니다.
스트레스 반응
MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase)는 세포 내 스트레스나 염증 자극에 반응하는 주요 경로입니다.
| ERK1/2 | 성장, 생존 | ELK, CREB |
| JNK | 스트레스, 염증 반응 | c-Jun (AP-1 구성요소) |
| p38 | 염증 유전자 발현 | ATF2, CHOP 등 |
MAPK는 특히 AP-1과 함께 작용해 염증성 사이토카인, 효소(MMPs), 세포사멸 유전자 등을 조절합니다.
면역
JAK-STAT 경로는 사이토카인 수용체 신호전달의 핵심 축입니다.
사이토카인이 수용체에 결합하면 JAK이 활성화되어 STAT을 인산화시키고, STAT은 이합체를 이루어 핵으로 이동합니다.
| IL-6 | STAT3 | 급성기 반응, 항염 또는 염증 모두 가능 |
| IFN-γ | STAT1 | 대식세포 활성화, 항바이러스 |
| IL-4 | STAT6 | Th2 면역 반응 유도 |
STAT 단백질은 특정 면역 세포의 분화와 기능을 조절하며, 염증 반응의 지속성과 강도를 조정합니다.
인플라마좀의 역할
NLRP3 인플라마좀은 세포 내 감염 또는 손상 신호에 반응하는 염증성 복합체입니다.
| NLRP3 | 손상 인식, 복합체 조립 유도 |
| ASC | 어댑터 단백질, caspase-1 활성화 매개 |
| Caspase-1 | IL-1β, IL-18 전구체 활성화 및 분비 촉진 |
이 경로는 주로 세균 독소, ROS, ATP 등의 자극에 반응하며, 염증 사이토카인의 성숙과 분비를 통해 염증 신호를 증폭시킵니다.
병과의 밀접한 연관
염증 신호전달 경로는 급성 염증뿐 아니라 다음과 같은 만성 염증 질환과도 밀접하게 연관되어 있습니다.
| 류마티스 관절염 | NF-κB, JAK-STAT | 염증 유전자 과발현, 면역세포 과잉 활성 |
| 염증성 장질환 | MAPK, NF-κB | 점막 면역 반응 지속, 조직 손상 유도 |
| 천식 | STAT6, IL-4 수용체 | Th2 면역 반응 과도 |
| 패혈증 | NLRP3, NF-κB | 전신 염증 폭발, 다장기 손상 유도 |
이로 인해, 해당 경로의 특정 단백질을 억제하는 표적 치료제(예: JAK 억제제, IKK 억제제)가 임상에서 점점 더 중요해지고 있습니다.
염증 신호전달 단순한 방어 반응을 넘어서, 생명 유지와 병적 반응의 균형을 결정하는 핵심 조절 시스템입니다. TLR 수용체에서 시작해 NF-κB, MAPK, STAT, NLRP3 등 다양한 경로가 작동하며, 이들의 조화로운 작용이 건강을 지키는 열쇠가 됩니다. 반대로 이 시스템의 과도한 활성은 다양한 만성 질환과 연결되므로, 정밀한 이해와 조절이 필요합니다.