책소개

역자 서문

면역학은 생명체의 유지와 보수를 담당하는 면역현상을 다루며, 기본적으로 신체적 자기(physical self)에 대한 학문이다. 이러한 신체적 자기는 신경계에 의한 정신적 자기와 더불어 생명체의 기본 단위인 개체고유성을 이루는 요소이다. 또한 개체군으로 이루어진 종(species) 고유성에 이어짐으로서 종간고유성의 바탕이 되어 생태계의 다양성과도 이어져 있다. 결국 하나의 생명이 탄생되어 죽음으로 마무리될 때까지 일관되게 필요한 것이 자기(self)라는 개념이며, 이에 바탕을 둔 자기보존은 생태계를 이루는 생명 현상의 기본구조를 이룬다.

현대면역학은 개체고유성과 다양성이라는 근본 틀을 설명하여야 하며, 다양한 환경 속에서 생명체가 생존하기 위해 맺고 있는 주변 생물체와의 끊임없는 관계를 다룬다. 그런 면에서 분자생물학으로 상징되는 환원론적 근대과학의 접근 방법은 관계를 다루는 현대면역학에 매우 좋은 수단이기는 하지만, 통합적 관계지향의 면역현상을 이해하기 위해서는 한계를 지니게 된다. 따라서 통합된 생명현상으로서의 면역현상을 이해하기 위해서는 학제간(interdisciplinary) 접근만이 아니라 융복합적인 초학제간(transinterdisciplinary) 접근이 고려되고 있으며, 2010년에 있었던 세계면역학회에서 처음으로 언급되기 시작한 ‘시스템 면역학’의 등장도 이런 흐름과 무관하지 않다.

이런 학문적 발달에 따라 현대면역학의 이해와 발전에는 첨단 분자생물학적 지식 외에도 세포생물학, 신경과학, 분자발생학, 미생물학과 같은 기존의 전통적 지식 외에도 진화발생생물학(evo-devo: Evolutionary Developmental Biology), 복잡계 과학(Science of Complexity), 시스템생물학(Systems Biology) 뿐만 아니라 첨단 인지과학(Cognitive Science)로부터도 많은 통찰을 얻고 있다. 더욱이 신체적 자기를 다루는 면역계와 정신적 자기를 담당하는 신경계와의 상호작용 원리가 밝혀짐에 따라 심리신경면역학(Psychoneuroimmunology)이라는 분야도 등장하여 이제는 전통적인 미생물 감염, 장기이식, 종양의학 등과 대등한 분야로서 확대 발전하는 양상을 보이고 있다.

이렇게 여러 생명의학 분야 중에서도 매우 빠르게 통합적 지식이 축적되고 있는 면역학에서도 다양한 생물종의 고유한 면역 특징을 다루는 수의면역학의 필요성은 이미 3년마다 열리고 있는 국제수의면역학회(IVIS)의 활발한 활동으로부터도 잘 나타난다. 이런 면에서 생명과학의 발전은 최종적으로 현대면역학의 발전과 함께 간다는 점을 고려하여 국내 수의과대학에서 수의면역학을 담당하는 많은 교수들이 한국수의면역학협의회(KVIC)를 만들었고, 그 첫 사업으로 젊은 미래세대의 충실한 수의면역학 교육을 위해 수의면역학의 대표적인 교과서인 Ian Tizard 교수의 ‘Veterinary Immunology, 8th edition (2008)’를 번역하였다.

여러 교수가 자신의 전공 영역에 맞추어 책임을 지니고 공동 번역 작업에 참여함으로서 내용면에 있어서 보다 충실한 번역이 되도록 하였으나, 그 반면 형식에 있어서는 다수의 번역자에 의한 용어의 통일성이나 문체의 차이가 발생한 면도 있다. 이런 부분은 번역한 ‘Veterinary Immunology’의 개정과 더불어 동시에 이루어질 차후 번역판에서 지속적으로 개선될 것으로 보인다. 앞으로 번역에 있어서 나타나는 여러 부족한 점에 대한 지적과 조언은 계속 반영해 갈 예정이다.

이제 한국수의면역학협의회의 첫 사업인 수의면역학의 번역이 마무리되어 국내 수의과대학에서의 통일된 수의면역학 교육이 가능해 진 것을 늦게나마 다행으로 생각하며, 참여했던 모든 수의면역학 교수들은 이 첫 출발이 장차 국내 수의면역학 뿐만 아니라 보다 충실한 수의임상 교육에도 이바지하게 될 것을 기대하는 바이다.

 

한국수의면역학협의회 회장 우 희 종

 

 

머리말

It is now 30 years since the first edition of this text was written. Veterinary immunology has changed immeasurably since the 1970s. That decade saw the first flowering of the discipline as the new techniques of molecular biology were applied to the immune systems of domestic animals. Over the intervening years, many details have been added to our knowledge of basic immunological processes. Many of the major questions of the 1970s have been answered. Much of what remains to be done involves the detailed clarification of pathways and mechanisms already known in broad outline. Nevertheless, significant gaps remain to be investigated. For example, we still know remarkably little about species differences and the reasons why the immune system functions differently in different species. Most immunologists remain content to study the immune systems of mice or humans. Even veterinarians seem content to focus exclusively on the major domestic animal species. Astonishingly little is known about the immune system in most nondomesticated mammals.

The revolutions in genomics and molecular biology have, among other achievements, generated a broadly accepted mammalian phylogeny. There is thus a much clearer understanding of the evolutionary relationships between the major groups of mammals. Even the less obvious relationships such as those between the cetaceans (whales and dolphins) and the artiodactyls (cattle) have been firmly established. Despite this, mammalian immunology still fails to be truly comparative. Ever since the first edition of this book I have been concerned about the lack of discernible patterns in the structure and function of the immune system between different mammalian species. Why do some species have pulmonary intravascular macrophages while others do not? Why do some species rely on the intestinal microflora for B cell development while others do not? I strongly suspect that hidden within in the structure and function of mammalian immune systems are logical patterns that remain to be identified. Consider the immunological challenges faced by herbivores and carnivores. The latter are much more likely to be exposed to mammalian pathogens through eating dead or dying prey. Surely this would affect the way in which their immune systems have evolved. If we are to discern these differences, I believe it essential that veterinary immunologists focus much more closely than hitherto on the comparative aspects of the immune system. The recent completion of whole genome sequencing of many mammals and the imminent sequencing of others will provide an unrivalled opportunity to compare immune system genes and identify patterns that relate directly to the functioning of immune systems in all mammals. As a small gesture of support of this phylogenic approach, I have ensured that domestic mammal species are listed in phylogenetic order throughout this new edition: horse/cattle/ sheep/pig/dog/cat/mouse/ human.

ORGANIZATION

 

The overall design of this text is basically unchanged from previous editions. The first half of the book seeks to provide a review of basic immunology. The second half encompasses applied veterinary immunology. The first half must therefore be considered a review, not a comprehensive reference text, and I make no pretence that it is complete in all details. My intention is to provide the student of veterinary medicine (both before and after graduation) with a basis for understanding the applied aspects of the subject. Three major chapter changes have been made in an effort to improve the learning process; thus the chapter on complement has been moved to the section on innate immunity in recognition of its critical importance as an innate defense mechanism and as an important trigger of inflammation. The chapter on cytokines, with its long list of such molecules, has been replaced with a chapter dealing with cytokines in general, cytokine receptors, and cell signaling. It has been placed early in the chapter sequence (Chapter 6) as a basic science chapter. Those of you who yearn for a long list of cytokines can find it in a new appendix. The chapter on serology and serological techniques has been moved to the back of the book, not because of its lack of importance, but because serology is often taught separately from the main lecture series in a laboratory setting.

The past four years have seen few dramatic advances in veterinary immunology. Nevertheless, DNA vaccines and feed-based vaccines have now entered the market. The debate on the duration of immunity and vaccination intervals has declined in intensity. Scientifically, much longer intervals between vaccine doses are justified. Experience, however, shows that the majority of practicing veterinarians have retained their policy of annual revaccination.

Arguably the most significant advances in veterinary immunology over the past four years have been the studies of Dr. Larry Glickman and his colleagues on the prevalence of vaccine-associated adverse events in dogs and cats. Using an enormous database containing details of several million events from a major chain of veterinary hospitals, Dr. Glickman has arrived at by far the most reliable estimate for the prevalence of these adverse events. This prevalence is approximately 10 times the figure obtained by voluntary reporting. At the same time, he and his colleagues have shown that small dogs are at much greater risk of these adverse events than larger dogs and have brought into question the practice of giving the same dose of vaccine to animals regardless of size. Few new immunological diseases have been identified, although the continuing practice of inbreeding domestic pets continues to ensure a steady supply of genetic diseases to interested researchers.

Among the other topics described in this edition is new information on innate immunity. For example, much more information is now available on toll-like receptors and their central role in triggering both innate and acquired immunity. It appears that these receptors are not only central to innate immunity but play a key role in regulating B cell responses. New information on the receptors of natural killer (NK) cells is also included, since there are major species differences in the way in which NK cells recognize their targets. Finally, the subject of antibacterial peptides is greatly expanded as we come to recognize their importance in inflammation and innate immunity. One other item that may well assume greater importance in the future is the growing awareness that cells freely exchange membranes. As a result, for example, bovine neutrophils may obtain patches of surface membranes together with their associated receptors from macrophages. This may have significant effects on their function.

In the area of acquired immunity, new developments include an increased understanding of the remarkable differences in immunoglobulin D (IgD) between species. Rabbits remain the only major mammal in which IgD has not been identified. It is not known whether this is real or simply a matter of looking harder. Many more new cytokines have been identified as have huge numbers of new CD molecules. It is tempting to suggest that the most recent molecules identified are of less significance than those described previously, but only time will tell. That said, however, it is clear that the existence of a third population of helper T cells, Th17 cells, and their activities through the IL-23/IL-17 axis can readily explain many hitherto complex situations. For example, Th17 cells appear to be critical for resistance to fungi, and they also appear to play the key role in the pathogenesis of rheumatoid arthritis. There is much new information on the phylogeny of the immune system, and new fish immunoglobulins are being identified at a regular pace. The feline major histocompatibility complex has been mapped. New IgA receptors have been identified. The signals that determine the development of different macrophage phenotypes have been clarified. However, just to ensure that we don’t get too complacent, it has recently been shown that mouse neutrophils express T cell antigen receptors!

In the area of applied antimicrobial resistance, some of the most interesting recent information has come from identification of the mechanisms that ensure that commensal bacteria neither invade the intestinal wall nor trigger uncontrolled inflammation. Likewise there is much new information on immunosenescence and the decline in immune function as dogs and cats age. New data on the functions of ?/? T cells, on the effects of nematodes on eosinophils, and on some of the newer DNA vaccines against West Nile virus and canine melanoma are also provided.

In the area of immunological diseases we have new information on the heritability of atopic disease. “New” diseases such as Stevens-Johnson syndrome, hemophagocytic syndrome, and autoimmune sarcolemmal disease in dogs, as well as common variable immunodeficiencies and immune-mediated polysynovitis in horses, are described. Information is also provided on the mechanisms of action of the newer immunosuppressive drugs and their use in diseases of domestic animals.

Finally, readers are strongly encouraged to visit the Evolve website for this text. While this website is constantly evolving and improving, you will be able to find a collection of more than 450 multiple choice questions (with the answers) keyed to each chapter; all the text figures (available for downloading); a small collection of animations kindly provided by Dr. Abdul Abbas; and all the chapter references keyed to PubMed. You will also find a monthly update of new information gleaned from the current veterinary immunology literature. This too is arranged according to the book chapters and will ensure that you remain current in this rapidly expanding and exciting field.

Ian Tizard

Department of Veterinary Pathobiology

Texas A&M University

College Station, Texas

itizard

목차

1. 신체 방어 1

   수의 면역학의 간략한 역사 1

   세균의 침습 3

   신체의 방어 4

   항체 매개 면역반응 6

   세포 매개 면역반응 8

   후천면역의 기전 8

   추가 정보 출처 9

 

2. 염증 유발 11

   침입자들은 어떻게 인식되는가 12

   알라민 16

   보초세포 16

   보초세포의 산물 20

   혈관 투과성의 증가 23

   혈관작용성 분자 24

   응고계 26

 

3. 호중구 28

   백혈구의 분류 29

   호중구(neutrophils) 29

   혈관의 부착성 변화 30

   포식작용 32

   항균분자 36

   표면 수용체들 39

   호중구의 운명 40

 

4. 대식세포와 염증 후기 41

   대식세포의 기능 41

   외래물질의 운명 45

   염증으로부터 회복 47

   질병 행동 49

   전신 염증반응 증후군 52

   단백질이 잘못 접힘에 의한 질병들 54

 

5. 보체계 57

   보체 단백질 57

   활성화 경로 58

   보체의 조절 64

   보체활성화의 다른 결과 65

   보체 유전자 66

   보체 결핍증 66

 

6. 사이토카인과 그 수용체 70

   사이토카인 명명법 70

   사이토카인 기능 71

   사이토카인 구조 72

   사이토카인 수용체 73

   사이토카인 조절 75

   신호전달 75

   유전자 전사 79

 

7. 항원 81

   항원 81

   미생물 항원 81

   비미생물 항원 83

   무엇이 항원성을 높게 하는가? 84

   에피토프(항원결정인자, EPITOPES) 85

   교차반응 87

 

8. 가지세포와 항원처리 89

   가지세포 90

   가축에서의 가지세포 95

   다른 항원처리세포 95

   외인성 항원의 처리 96

   내재성 항원의 처리 97

   Histiocytosis와 histiocytomas 99

 

9. 주조직적합복합체(MHC) 101

   주조직적합복합체(MHC) 101

   MHC CLASS Ia 분자 102

   비다형성 MHC CLASS I 분자 104

   MHC CLASS II 분자 104

   MHC CLASS III 분자 105

   가축의 MHC 105

   MHC 분자들과 질병 108

   MHC와 체취 110

 

10. 면역 기관 112

   림프구의 근원 112

   일차 림프 기관 113

   이차 림프 기관 118

 

11. 림프구 128

   림프구 구조 128

   림프구군 128

   림프구 표면 분자 130

   종간 차이 136

   림프구 유사분열촉진물질(mitogen) 137

 

12. 도움 T 세포 139

   면역글로블린 슈퍼패밀리 140

   T 세포 항원수용체 140

   공동자극인자 143

   면역학적 시냅스 형성 144

   신호전달 145

   종합적 고찰 146

   초항원 146

   도움 T 세포 아군 147

   감마델타 T 세포 149

   기억 T 세포 150

 

13. B 세포 152

   B 세포 항원 수용체 153

   B 세포의 동시 자극 155

   B 세포 반응 158

   세포 반응 160

   형질 세포 160

   기억세포 161

   배중심 162

   골수종 163

   Hybridoma 166

 

14. 항체 170

   면역글로블린 170

   면역글로불린 종류 171

   면역글로불린의 3차원 구조 174

   변형 면역글로불린 176

   면역글로블린 중쇄 형성 177

   가축의 면역글로불린 178

 

15. 항원결합수용체 181

   수용체-항원 결합 182

   항원수용체 유전자 182

   면역글로블린/B 세포 수용체 다양성 183

   유전자 재조합 183

   연결부위 다양성의 생성 184

   체세포 돌연변이 187

   유전자 전환 188

   종간 차이 190

   T 세포 수용체의 다양성 192

   γ/δ T 세포 다양성 195

 

16. 세포독성 T 세포 196

   내재성 항원 196

   세포자멸 196

   세포협력 199

   세포독성 T 세포 반응 199

   세포독성 T 세포 아군 202

   다른 세포독성 기전 203

   대식세포 활성화 204

   EFFECTOR T 세포 기억 207

 

17. 후천면역의 조절209

   면역관용210

   T 세포 면역관용210

   B 세포 면역관용213

   면역관용의 기간214

   면역 반응의 조절214

   면역반응의 항원 조절214

   면역 반응의 항체 조절215

   억제수용체215

   조절세포들216

   세포자멸사의 조절 219

   면역성의 신경조절220

 

18. 태아 및 신생 면역 223

   면역계의 발달 223

   신생축의 면역반응 228

   모체로부터 자손으로의 면역 전달 229

   수동면역 전달의 실패 231

   모유의 세포 매개성 면역 234

   신생 동물의 후천면역 발달 234

 

19. 체표 면역 239

   선천적 방어기전 239

   림프 조직 242

   후천적 방어기전 245

   특정 체표의 면역성 248

   체표 백신 253

  

20. 백신 255

   면역 반응의 종류 255

   수동면역 256

   능동면역 258

   최신 백신기술 260

   항원보강제 266

 

21. 백신의 활용 270

   백신접종 271

   백신접종의 전략 273

   백신 평가 274

   백신접종의 실패 274

   백신접종의 부작용 275

   부작용 사례 282

   백신의 생산, 투여 및 관리 282

   항세균 백신 282

   항바이러스 백신 283

 

22. 세균 및 곰팡이 면역 286

   획득면역 287

   면역반응의 회피 291

   면역반응의 부작용 293

   세균성 감염의 혈청학 293

   진균성 감염에 대한 면역 294

 

23. 바이러스 획득면역 297

   바이러스 구조와 항원 298

   바이러스 감염증의 병인론 298

   선천면역 299

   획득면역 302

   바이러스의 면역회피 303

   바이러스 사이토카인 305

   바이러스에 대한 면역의 부작용 306

   바이러스질병의 혈청검사 309

 

24. 기생충 면역 312

   원충에 대한 면역 313

   기생충에 대한 면역 319

   절지동물에 의한 면역 326

 

25. 제1형 과민반응 329

   제1형 과민반응의 유도 329

   면역글로블린 E 330

   항원에 비만세포의 반응 331

   호염구 335

   호산구 335

   혈소판 338

   임상적인 제1형 과민반응 338

   알레르기 아나필락시스 339

   특이적인 알레르기 상태 340

   제1형 과민반응의 진단 344

   제1형 과민반응의 치료 345

 

26. 제2형 과민반응 347

   혈액형 347

   수혈 및 거부반응 348

   신생아의 용혈성 질환 348

   산업동물의 혈액형, 수혈 및 용혈성 질환 349

   혈통검사 354

   혈구포식 증후군 354

   약물에 대한 제2형 과민반응 354

   전염성 질환에 의한 제2형 과민반응 355

  

27. 제3형 과민반응 357

   제3형 과민반응의 분류 357

   국소적인 제3형 과민반응 358

   전신성 제3형 과민반응 362

   사구체신장염의 임상적 특징 364

   면역복합체에 의해 매개되는 기타 질환 366

 

28. 제4형 과민반응 369

   투베르쿨린 반응 369

   소에서의 투베르쿨린 반응 371

   다른 동물에서의 투베르쿨린 반응 372

   요닌 반응 372

   기타 피부 검사 373

   제4과민반응의 병리학적 결과 373

   세포 매개 면역반응 측정 376

 

29. 장기이식 거부반응 380

   장기이식술 380

   동종이식 거부반응 381

   신장 동종이식 382

   피부 동종이식 385

   간 동종이식 386

   심장 동종이식 386

   각막 동종이식 386

   뼈 386

   골수 동종이식 386

   이종이식 388

   동종이식과 생식계 389

 

30. 종양면역 392

   동종이식으로서 종양 393

   종양면역 394

   자연살해세포 395

   종간의 차이 398

   다른 세포성 방어 399

   종양세포에 대한 면역실패 400

   종양 면역치료 401

   특이한 종양들 403

   림프성 종양 404

 

31. 자가면역 408

   자가면역의 유도 409

   정상적인 면역반응 409

   비정상적인 면역반응 412

   소인 413

   자가면역에서 조직 손상의 기작 414

 

32. 기관 특이적 자가면역 질환 417

   자가면역성 내분비계 질환 417

   자가면역성 신경성 질환 420

   자가면역성 눈 질환 422

   자가면역성 생식계 질환 422

   자가면역성 피부질환 423

   자가면역성 신장염 426

   면역 매개 용혈성 빈혈 426

   자가면역성 혈소판 감소증 428

   자가면역성 근육 질환 429

   만성 활동성 간염 431

 

33. 전신성 면역 질환 433

   전신성 홍반 루푸스 434

   원판상 홍반 루푸스 439

   쇼그렌 증후군 439

   자가면역성 다발성 관절염 439

   피부근육염 445

   면역성 혈관염 445

34. 원발성 면역결핍 448

   선천면역에서의 유전적 결함 449

   획득면역계의 유전적 결함 452

   말에서의 면역결핍 453

   소의 면역결핍 457

   개에서의 면역결핍 457

   고양이에서의 면역결핍 460

   쥐에서의 면역결핍 461

   사람에서의 면역결핍 462

   닭에서의 면역결핍 462

 

35. 이차 면역결핍 464

   바이러스에 의한 면역억제 464

   유인원에서의 레트로바이러스 감염 466

   고양이에 있어서 레트로바이러스 감염 467

   소에서의 레트로바이러스 감염 472

   개에서의 레트로바이러스 감염 473

   Circovirus 감염 473

   어린 라마에서의 면역결핍증후군 473

   다른 이차 면역결핍 초래 원인들 473

 

36. 면역 관련 약제 및 물질 480

   면역체계 억제 480

   비특이적 면역억제 480

   선택적 면역억제제 484

   면역체계 자극 486

 

37. 면역계의 진화 490

   무척추동물에서의 면역 490

   척추동물에서의 면역 493

   원구류의 면역 494

   턱이 있는 어류에서의 면역 495

   양서류의 면역 498

   파충류의 면역 501

   조류에서의 면역 502

   단공류와 유대류 동물의 면역 505

   포유류의 계통발생론 506

   열 506

 

38. 면역진단법 509

   혈청검사에서 사용되는 시료 510

   일차결합검사 510

   방사선 면역측정법 510

   면역형광법 511

   면역효소검사법 513

   일회용 면역 진단기구 516

   항체 표지 517

   유세포분석기 518

   이차결합검사 518

   침전검사법 519

   항체역가 측정 523

   응집 523

   바이러스의 혈구응집과 혈구응집억제 525

   보체 결합 525

   생체검사 525

   면역검사법의 진단적 응용 526

 

부록 1An Annotated List of Selected CD Molecules 529

부록 2Some Selected Cytokines 534

용어해설 538

색인 550