미국과 스위스의 연구진은 백혈구의 일종인 호산구(eosinophils)가 위장관의 세균감염을 물리치는 메커니즘을 발견하였다. 연구진에 의하면, 세균은 호산구를 활성화하고 호산구는 순식간에 미토콘드리아 DNA를 방출하는데, 이것이 마치 새그물(catapult)처럼 세균을 잡아 살해하는 역할을 한다고 한다. 호산구가 백혈구 중에서 차지하는 비중은 1~3%에 불과하지만, 기생충에 대한 방어메커니즘에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 호산구가 면역계에서 수행하는 정확한 역할은 아직 알려져 있지 않다. 호산구는 전신에 흩어져 분포하는 다른 백혈구와는 달리 특정 부위(소화관 포함)에서만 발견된다. 미토콘드리아는 원시 세균으로부터 내려져오는 세포내 기관으로 생각되고 있는데, 대부분의 세포는 핵 안에 DNA를 포함하고 있지만 미토콘드리아는 자체의 DNA를 갖고 있다. 선행연구에서는, 호산구가 기생충 감염과정에서 독성 과립단백질(toxic proteins)을 분비하며, 이 단백질이 세균을 살해하는 역할을 한다고 보고된 바 있다. 이번 연구는 위장관의 면역계에서 호산구가 수행하는 역할을 좀더 명확하게 이해하기 위하여 기획되었다. 연구진은 그람음성균의 LPS(lipopolysaccharides)가 인터루킨-5(IL-5)나 인터페론-γ(IFN-γ)를 매개로 하여 호산구를 활성화시키고, 활성화된 호산구는 미토콘드리아 DNA를 방출한다는 것을 발견하였다. 미토콘드리아의 방출은 ROS(reactive oxygen species)의존성 경로를 따라 이루어졌지만, 호산구의 사멸과는 독립적으로 이루어졌다. 주목할 것은, DNA 방출의 과정이 마치 투망을 던지듯 1초 이내에 완료되었다는 것이다. in vitro와 in vivo(염증상황) 실험에서, 세포외 공간으로 방출된 미토콘드리아 DNA와 과립단백질은 그물(net) 모양의 구조체를 형성한 다음, 세균에 결합하여 살해하는 것으로 밝혀졌다. 호산구가 분비하는 독성단백질은 항상 인체에 도움이 되는 것은 아니며 주변의 조직을 손상시킬 수 있다. 이것을 염증이라고 하는데 천식, 크론씨병 등과 관련이 있으며, 이 질병들은 호산구에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다. 연구진은 크론씨병 환자의 위장관에서 채취된 조직에서 DNA와 단백질로 이루어진 그물이 존재한다는 것을 확인하였다. 초기연구에서는 호중구(neutrophols)도 역시 DNA와 과립단백질을 방출하여 세균을 죽인다고 발표된 적이 있다. 그러나 호중구의 DNA는 핵에서 나온 것이며, DNA를 방출한 호중구는 죽게 된다. 하지만 호산구는 미토콘드리아 DNA를 방출한 후에도 죽지 않고 생존할 수 있다. 연구진은 호산구가 DNA를 방출하는 것에 대하여 보다 많은 연구를 할 예정이다. 연구진은 호산구가 저장된 에너지를 이용하여 - 마치 식물이 꽃가루를 공기중에 방출하는 것과 같이 - DNA를 방출한다고 생각하고 있다. 향후의 연구는 이 에너지가 생성되는 과정을 규명하고, 이것이 호산구와 관련된 질병(세균감염증, 염증성질환)을 치료하는데 어떻게 활용될 수 있는지를 모색하는 데 집중될 것이다. SOURCE: "Catapult-like release of mitochondrial DNA by eosinophils contributes to antibacterial defense", Nature Medicine, Published online: 10 August 2008