호염기구 (basophil)와 비만세포 (mast cell)는 공통점과 차이점이 있습니다.
* 분화와 분포 (differentiation & distribution)
호염기구 (basophil)는 CD34+ progenitor cell (CD34 양성 기원세포)에서 유래된 세포로, 골수에서 분화 및 성숙하고 말초혈액에서 순환합니다.
호염기구 (basophil)는 말초혈액 백혈구의 1% 미만으로 매우 적은 비율을 차지합니다.
반감기는 수일입니다.
호염기구는 골수에서 약 7일간 머뭅니다.
호염기구 수는 주간변이 (diurnal variation)가 있는데, 아침에 가장 낮고 밤에 가장 높게 측정됩니다.
비만세포 (mast cell)는 CD34+ pluripotent progenitor cell (CD34 양성 원능기원세포)에서 유래된 세포로, 조직에 존재하고 결합조직에서 수개월간 생존합니다.
* 형태학적 특징 (morphology)
호염기구와 비만세포는 Wright-Giemsa 염색하여 현미경으로 관찰 시 모양이 비슷하여 종종 혼동되곤 합니다.
호염기구는 10~15 μm 정도 크기로 과립구 (granulocyte) 중 가장 작습니다.
형태학적으로 호염기구를 처음으로 분별할 수 있는 시기는 전골수구 (promyelocyte)시기이나, 호중구, 호산구의 전골수구와 감별이 어렵습니다.
(과립구의 성숙 정도 (promyelocyte-myelocyte-metamyelocyte-neutrophil/eosinophil/basophil)에 따라, 최종 단계 전이더라도 주로 과립의 형태나 색상으로 neutrophil/eosinophil/basophil을 구분할 수 있습니다.)
호염기구의 특징은 세포질 전체에 비균질적으로 분포하는 흑자색 과립입니다.
이 과립의 크기는 반지름 0.2~1.0 μm로 전골수구의 과립보다 크고 불규칙적이며 염기성 (basophilic)이고 이염성 (metachromatic)을 띱니다.
호염기구는 성숙됨에 따라 점점 더 이염성을 띠는데, 이는 산성뮤코다당 (acid mucopolysaccharide: heparin)이 증가하기 때문입니다.
성숙한 호염기구의 핵은 보통 이분엽이지만 과립이 덮고 있어서 경계가 뚜렷하게 보이지 않습니다.
세포질은 자주색 혹은 옅은 자주색이거나 염색되지 않습니다.
비만세포 (mast cell)는 20 μm 크기로, 조직에서 원형, 타원형, 혹은 가늘고 긴 방추형 모양입니다.
이염성 세포질 과립을 포함하고, 과립 모양은 호염기구에 비해 더 작으며 둥글고 규칙적이고, 세ㅗ질 과립은 방추형 모양으로 보이기도 합니다.
비만세포는 Romanowsky 염색에서 호염기구보다 크고, 핵/세포질 비율 (nuclear/cytoplasmic (N/C) ratio)이 낮습니다.
핵모양은 원형, 타원형, 그물모양이나 적자색 과립에 의해 경계가 명확하지 보이지는 않습니다.
<left - mast cell> <right - basophil>
* 기능 (function)
호염기구와 비만세포는 천식, 비염, 결막염, 아토피성 피부염, 두드러기, 아나필락시스 등의 알레르기질환과 과민증 (hypersentivity)의 중요한 매개체입니다.
호염기구와 비만세포의 표면에는 공통적으로 IgE에 높은 친화성을 가진 사량체동형 수용체 (FcεR1 (αβγ2); high-affinity IgE receptor, tetrameric isoform receptor)가 있어서 IgE가 수용체에 결합하면 이들 세포가 활성화되고 탈과립 (degranulation)이 진행되며, 탈과립 후 더 많은 과립을 생성합니다.
탈과립이 되면 기관지를 수축시키고, 혈관에 작용하고, 호산구에 화학주성을 갖는 효소를 분비합니다.
분비 과립에는 histamine (히스타민), serine protease (tryptase, chymase), carboxypeptidase A, proteoglycan이 포함되어 있습니다.
이러한 매개체를 분비하여 즉시과민 (immediate hypersensitivity)의 전형적인 증상이 나타나는 것입니다.
즉 FcεR1을 통한 호염기구와 비만세포의 활성화는 anaphylaxis, allergic rhinitis, allergic asthma 등의 allergic disease의 발병 기전의 핵심입니다.
IgE 뿐아니라 보체 (C3a, C4a, C5a), 혈소판과 말초혈액의 단핵세포로부터 분비된 histamin-releasing factor, 기타 약물 등의 매개체들도 호염기구와 비만세포를 활성화시킵니다.
* 특징
호염기구는 비만세포보다 크기가 작고 핵이 분절되어 있으며, 비만세포는 호염기구보다 크고 핵의 모양이 둥급니다.
과립의 크기는 비만세포가 더 작고 과립의 수는 더 많습니다.
비만세포의 과립에는 acid phosphatase, protease, alkaline phosphatase 등의 효소가 포함되어 있습니다.
비만세포는 함유하고 있는 protease 종류에 따라 두 가지 유형이 있습니다.
MCTC (connective tissue-type mast cell)는 피부의 진피, 소화관의 점막하조직, 심장, 결막 및 혈관주위조직 등의 결합조직 내에 국한되어 있으며 chymase (키마제), carboxypeptidase A (카르복시펩티드분해효소 A), cathepsin G (카뎁신 G), tryptase (트립신분해효소)를 포함합니다.
호염기구는 periodic acid-Schiff (PAS) 염색에서 비만세포보다 강양성입니다.
비만세포는 tryptase를 이용한 면역조직화학염색에서 양성입니다.
호염기구는 IL-4, IL-13을 신속하고 강력하게 발현합니다.
또한 호염기구는 IL-3R, IL-5R, GM-CSFR, chemokine receptor (CCR2, CCR3), 보체 (CD11b, CD11c, CD35, CD88 등)의 수용체, prostaglandin receptor (CRTH2), Fc receptor (FCεRI, FCγRIIb), toll-like receptor (TLR) 등을 발현합니다.
비만세포는 KIT (CD117, 줄기 세포 인자 (SCF) 수용체) 및 FCεR1 양성이며, 위치 및 분화, 활성화 단계에 따라 서로 다른 세포 표면 수용체를 발현합니다.
비만세포는 휴지 상태에서 활성화 IgG 수용체 FcγRIIa (CD32a)를 발현하고, interferon-γ의 존재 하에서 고친화성 활성화 FcγRI (CD64)를 발현합니다.
* 임상적 의미 (증가, 감소)
정상적인 경우 호염기구 수는 총 백혈구 수의 0~1%만큼 존재합니다.
호염기구증가증 (basophilia)은 호염기구 수가 0.2 ×
호염기구가 증가하는 경우는, 만성골수성백혈병, 기타 골수증식종양, 골수형성이상증후군, 급성백혈병 등 종양성 질환에서 나타날 가능성이 더 높습니다.
비종양성 호염기구 증가가 나타날 수 있는 상황으로는 알레르기성 반응, 과민 반응, 갑상선기능저하증, 궤영성대장염, 류마티스관절염, 신장질환, 감염 (수두, 인플루엔자), 방사선, 약 (에스트로겐, 항갑상선제) 등이 있습니다.
호염기구가 감소하는 상황은 약물 (스테로이드, 에피네프린), 급성 스트레스, 급성 염증 등입니다.
비만세포가 증가하는 상황으로는 비염, 두드러기, 천식, 류마티스성 관절염 등의 결합조직질환, 기생충, 골다공증, 만성 간질환, 만성 신장질환 등입니다.
KIT 돌연변이에 의해 피부, 골수, 위장관, 비장, 간, 림프절에서 클론성 비만세포의 증가가 나타나는 질환도 있습니다.
단클론성비만세포활성화증후군 (monoclonal mast cell activation syndrome)은 벌침에 의한 특발성 아나필락시스 또는 전신성 아나필락시스로, 골수 생검을 통해 전신비만세포증 (systemic mastocytosis)에 해당되는 최소 2가지 minor criteria가 있으면서 피부 소견은 없는 것이 특징으로, 비전형적인 비만세포가 관찰됩니다.
Reference
Hematology, 3rd ed.
