microglia 표지자

microglia란 무엇인가요?

Microglia는 뇌와 척수에서 특화된 대식세포입니다. 이들은 글리아 세포의 일종으로, 중추신경계(CNS)의 주요 상주 면역 세포입니다. 상주 microglia는 뇌의 선천성 면역 체계에서 핵심적인 역할을 하며, 면역 감시 및 식세포 작용을 수행하고 항상성을 유지합니다. Microglia의 기능에는 손상에 대응하고, 잔해물을 제거하며, 신경 발달과 회복을 돕는 것이 포함됩니다. 이들은 서로 다른 activation 표현형을 보이며, 주로 M1(염증 유발성)과 M2(항염증성)로 분류되는데, 이는 염증 및 조직 회복과 관련이 있습니다.

Microglia는 또한 시냅스 정돈과 신경 회로 형성을 비롯한 뇌 발달에 중요한 역할을 수행하며, 건강한 뇌 성숙을 돕습니다. Microglia는 항상성 유지와 조직 회복을 돕는 것 외에도, 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환에 관여하며, 이러한 질환의 진행에 기여합니다.

microglia와 대식세포는 같은 계통을 공유하기 때문에, 두 세포 유형 모두에 공통적으로 나타나는 표지자가 많다. 그러나 microglia는 배아 조혈모세포에서 유래하며, 중추신경계(CNS)로 침투할 수 있는 말초 면역계 세포나 기타 골수성 세포 집단과는 구별된다. 상주 미세아교세포와 침윤성 골수계 세포를 구별할 때는 종종 TMEM119 및 P2RY12와 같은 특정 표지자를 사용하는데, 이러한 표지자는 중추신경계(CNS) 내의 미세아교세포를 식별하는 데 도움이 된다. 또한, microglia는 다른 신경교세포나 말초 면역계 세포와는 구별되는, 뇌에 상주하는 주요 면역 세포입니다.

TMEM119

TMEM119는 세포 표면 단백질로, mouse 및 인간 표본 모두에서 미세아교세포의 특이적 표지자 역할을 합니다. TMEM119는 microglia의 매우 특이적인 표지자로 간주되는 막 관통 단백질로, 이를 통해 microglia를 다른 면역 세포와 구별할 수 있습니다. TMEM119는 인간 중추신경계(CNS)에 상주하는 microglia에서 높은 발현 수준을 보인다. 분화 클러스터(CD) 시스템의 일환으로, TMEM119는 다른 microglia 표지자와 함께 사용되어 이러한 세포를 정확하게 식별하고 특성을 규명하는 데 활용됩니다. 이 마커는 대식세포나 그 밖의 어떤 면역 세포나 신경 세포 유형에서도 발현되지 않으므로, 다른 미세아교세포 마커에 비해 상당한 이점을 가지고 있다. PU.1과 같은 transcription factor들도 표면 마커와 더불어 미세아교세포의 정체성을 규명하는 데 중요한 역할을 합니다.

그림 1. Immunohistochemistry (동결 절편) - Anti-TMEM119 항체 [28-3] - 미세아교세포 마커 ((ab209064).

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CD11b 및 CD45

CD11b와 CD45 labeling 조합을 통해 microglia와 대식세포를 구별할 수 있다. 또한 이러한 표지자들은 특히 신경염증 발생 시, 상주 microglia를 침윤성 면역세포, 말초 대식세포, 단핵구 유래 대식세포와 같은 다른 골수계 세포와 구별하는 데 널리 사용됩니다.

중추신경계(CNS)에서 휴지 상태의 microglia는 일반적으로 CD11b로 식별된다 ^{및 CD45hilowhihi}로 식별되는 반면, 대식세포는 CD11b 및 CD45. 이러한 표지자를 활용하면 혈관 주위 대식세포와 침윤 세포를 microglia와 구별할 수 있으며, 침윤 세포에서만 특이적으로 발현되는 CD44 및 Siglec-H와 같은 추가 표지자를 통해서도 구별이 가능합니다. 콜로니 자극 인자 1(CSF1)과 대식세포 콜로니 자극 인자(M-CSF)는 microglia와 대식세포의 증식 및 activation을 조절하는 데 필수적인 역할을 하며, 이는 해당 마커의 발현에 영향을 미칠 수 있다.

그림 2. (A) 다중 Immunohistochemistry - 항-CD11b 항체 [EPR1344] (ab133357). (B) Immunohistochemistry (formalin-fixed paraffin-embedded 절편) - 항-CD45 항체 [EP322Y] (ab40763)

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Iba1 (이온화된 calcium 결합 어댑터 분자 1)

Ionized calcium-binding adaptor molecule 1 (Iba1) is a microglia and macrophage-specific calcium-binding protein that participates in membrane ruffling and phagocytosis during activation of microglia. Iba1은 microglia의 활성화 과정에서 발현이 증가하며, microglial 세포에 의한 세포사멸 세포의 제거 과정에서 핵심적인 역할을 한다. Iba1은 microglia의 활성화를 연구하고, activation 과정에서 microglia가 겪는 형태학적 변화를 관찰하기 위한 표지자로 널리 사용된다. Iba1은 병리학적 자극에 반응하여 발현이 증가하기 때문에, 반응성 microglia를 식별하고 microglia의 activation 정도를 평가하는 데 특히 유용합니다.

Microglia activation is associated with increased production of reactive oxygen species (ROS), which contribute to inflammatory responses. 설치류의 미세아교세포 단백질 발현 및 설치류 미세아교세포에서 발현되는 분자들은 인간의 미세아교세포와 다를 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 그러나 종간 비교를 용이하게 하기 위해 Iba1은 mouse, 설치류 및 인간 연구에서 일반적으로 사용됩니다.

그림 3. Immunohistochemistry (formalin-fixed paraffin-embedded 절편) - Anti-Iba1 항체 [EPR16588] ((ab178846).

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CX3CR1

CX3CR1은 중추신경계(CNS) 내 microglia와 대식세포의 표면에 존재하는 fractalkine 수용체로, 이곳에서 뉴런이 분비하는 CX3CL1(fractalkine)에 반응합니다. CX3CR1은 세포 표면 glycoprotein이자 막 관통 단백질로, 신경염증 과정 중 microglia의 이동과 접착을 매개합니다. 또한, CX3CR1은 microglia 및 기타 면역세포에서 세포 내 신호전달 경로의 activation에 관여하며, 이는 이러한 세포들이 항상성 교란에 대응하는 데 기여한다. CX3CR1 및 기타 미세아교세포 표지자의 발현은 뇌 부위에 따라 달라질 수 있으며, 이는 미세아교세포 기능의 부위별 이질성을 반영한다.

그림 4. Immunohistochemistry (formalin-fixed paraffin-embedded 절편) - CX3CR1 항체 [EPR24267-2] ((ab308613).

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F4/80

F4/80은 160 KDa 크기의 glycoprotein으로, 대식세포와 휴지 상태의 microglia 표면에 존재합니다. 이 단백질은 다른 면역 세포와 신경교세포에서도 발현되지만, 그 발현 양상을 통해 중추신경계(CNS) 내의 microglia를 다른 유형의 신경교세포와 구별하는 데 도움이 됩니다. 신경염증 상태에서는, 질환과 관련된 microglia 및 microglia의 activation이 F4/80 발현의 변화를 보일 수 있으며, 이는 이들이 항상성 상태에서 활성화된 상태로 전환되었음을 반영한다.

그림 5. 다중 Immunohistochemistry - Anti-F4/80 항체 [EPR26545-166] ((ab300421).

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CD68

CD68은 대식세포와 활성화된 미세아교세포에서는 높은 수준으로, 휴지 상태의 미세아교세포에서는 낮은 수준으로 발현되는 리소좀 단백질입니다. 이는 연구 및 임상 연구에서 활성화된 microglia를 식별하는 데 사용되는 주요 활성화된 microglia 단백질 표지자 중 하나입니다. CD68+ microglia는 tumor necrosis factor-alpha(TNFα) 및 IL-1β와 같은 염증성 사이토카인의 분비와 종종 연관되어 있다. 이러한 사이토카인은 염증 반응에 기여하며, 신경염증 발생 시 면역 세포의 증식을 촉진할 수 있다.

그림 6. 다중 Immunohistochemistry - 항-CD68 항체 [EPR23917-164] ((ab283654).

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CD40

CD40은 항원 제시를 위해 필요한 세포 표면 분자로, 활성화된 미세아교세포와 대식세포에서 발현된다. 중추신경계에서 microglia는 antigen-presenting cell의 역할을 수행하며, 주요 조직적합성 복합체 II(MHC II)와 CD80, CD86과 같은 공동자극 분자를 발현한다. 이로 인해 다른 면역세포의 activation을 유도하고 면역 반응을 조율한다. 미세아교세포의 항원 제시 현상은 알츠하이머병과 파킨슨병은 물론 근위축성 측삭경화증과 같은 신경퇴행성 질환에서 특히 중요한데, 이러한 질환의 진행 과정에서 미세아교세포의 활성화와 신경염증이 핵심적인 역할을 하기 때문이다.

그림 7. Flow cytometry - 항-CD40 항체 [EPR20735] ((ab224639).

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참고 문헌