Moraxella catarrhalis 와 Neisseria meningitidis는 중요한 인간에 감염되는 병원균이지만 감염 시 심각한 임상적 증세를 보이지 않고 인간의 호흡기에 기생한다. 두 병원균은 인간의 세포에 발현되는 부착 분자인 CEACAM1을 자극하지만 구조적으로 관계가 없는 단백질을 각각 발현한다. ‘Nature Immunology’ 최신호에는 CEACAM1 이Moraxella catarrhalis에서 발현되는ubiquitous surface protein A1과 Neisseria meningitidis에서 발현되는 opacity-associated proteins와 접촉하여 Toll-like receptor 2가 매개하는 전사인자인 NF-kB에 의존적인 폐 상피세포의 염증반응을 감소시킨다고 보고하고 있다(Nature Immunology 2008, 9:1270).
인간의 호흡기 전막에서 선천 면역 시스템은 병원균을 제거하는 중요한 작용을 하고 있다. M. catarrhalis는 만성 호흡 곤란 폐질환 환자의 32%에서 발견되고 이 질환을 악화시키는 원인의 25%를 차지하고 있다. 대부분의 M. catarrhalis 감염은 점막 표면에 제한되었기 때문에 M. catarrhalis과 호흡기 상피세포 간의 접촉은 병원균의 번식과 감염에서 중요한 역할을 한다. M. catarrhalis는 ubiquitous surface protein A1 (UspA1)을 통해, 또 다른 호흡기 감염 병원균인 Neisseria meningitidis는 UspA1과 구조적으로 다른 opacity-associated protein (Opa)를 통해 인간의 carcinoembryonic antigenrelated cell adhesion molecules (CEACAMs)의immunoglobulin V (IgV)와 같은 아미노 말단과 접촉한다. CEACAM1은 호흡기 상피세포를 포함하는 다양한 인간 조직의 표면에서 광범위하게 발현된다. CEACAM1은 4개의 세포 외에 존재하는 immunoglobulin-like 도메인, transmembrane 지역과 immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif (ITIM)을 지니고 있는 cytoplasmic 도메인으로 구성되어 있다. CEACAM1의 ITIM 인산화는Src homology 2 domaincontaining cytoplasmic protein tyrosine phosphatase 1 (SHP-1)을 호출하고 T 세포 항원 수용체가 유도하는 신호전달과 T 세포의 작용을 방해한다. SHP-1이 세포막에 호출되면 phosphoinositide 3-OH kinase (PI(3)K)의 조절 부위인 p85의 인산화를 제한함으로 음성적 제어기능을 개시한다. TLR2는 만성적 호흡곤란 폐질환과 같은 다양한 폐질환에서 그 발현이 증가되고 호흡기 염증을 조절하는데 중요하다. TLR2에 PI(3)K의 p85가 호출되면 NF-kB의 활성화가 유도된다. NF-kB의 작용은 IL-8과 호흡기에서 박테리아 감염에 대한 반응으로 granulocytes의 증식, 호출과 활성화에 중요한 granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF)를 포함하는 염증성 사이토카인의 생산을 촉진시킨다.
독일의 Charite 대학 Bernhard B Singer 박사 연구팀은 CEACAM1이 M. catarrhalis UspA1 와 N. meningitidis Opa 단백질과의 접촉을 통해 폐 상피세포에서 PI(3)K-NF-kB 신호 전달 기작을 SHP-1 이 매개하는 억제작용을 유도함으로 TLR-2가 유도하는 염증 면역 반응들을 완화시키는 결과를 보여주고 있다(그림 참조). 이러한 방해 효과는 CEACAM1 의 ITIM 인산화와 SHP-1의 호출을 통해 유도되는 것을 의미하고 있다. 이러한 발견은 박테리아가 CEACAM1과의 접촉을 통해 염증 반응을 억제함으로 박테리아를 공격하는 면역 작용을 피하고 폐의 상피세포에서 박테리아가 기생하는 것을 가능하게 한다고 연구팀은 설명하고 있다. 면역 반응을 피해가는 이러한 기작은 이 두 박테리아의 호흡기 감염을 효과적으로 막을 수 있는 치료방법과 약물을 개발하는 계기를 마련할 수 있을 것으로 기대된다.
