우리 몸의 면역계 기초에 대하여

오늘은 면역계에 대해 리뷰하고자 합니다. 우리 몸의 면역에는 체액면역과 세포면역이 있습니다. 면역이 수용성 매개자와 세포로 매개된다는 주장은 수십 년 동안 지속해 왔습니다.

체액면역이란?

면역에서 방어요인을 찾으려는 학자들의 노력은 1900년대 초, 혈청 내 면역 성분을 규명하면서 면역학의 발전에 큰 도움이 되기 시작했습니다. 이 수용성 물질은 체내 독소 물질을 중화시키거나 파괴했으며, 세균을 응집시키는 역할도 하는 것을 알게 되었습니다. 각각 다른 수용성 물질은 서로 다른 기능을 수행하는 것으로 학자들은 이해했고, 1930년대에 Elvin kavat가 혈청 내 면역글로불린(immunoglobulin)이 이 모든 기능을 한다는 것을 밝혔으며, 이 유효 성분이 항체(antibody)라 합니다. 항체들이 관여하는 면역 역할을 '체액면역'이라 합니다.

수동 면역은 개체들 사이에서 옮겨주는 면역방어 유형이며, 항체를 투여받는 개체가 병원체에 대한 자가 면역 반응을 유발하지 않습니다. 그러므로 면역결핍 환자나 병원균에 노출될 가능성이 큰 사람에게 주사하는 경우가 있습니다. 능동면역은 백신 접종이나 자연적인 감염으로 자신의 면역을 스스로 생산하는 것을 의미합니다. 이후 병원균 재감염이 있더라도 지속적인 방어능을 갖게 되는 것입니다. 

 

세포매개면역이란?

세포매개면역(cell-mediated immunity)는 앞서 설명한 체액면역의 발전에 비해 다소 뒤처진 면이 있었습니다. 왜냐하면, 체액면역은 단백질 정제 기술이 발전하면서 연구가 빠르게 진행된 것에 비해 세포매개면역은 그렇지 못했기 때문입니다.

1950년대에 세포배양 기술이 도입되면서 림프구(lymphocyte)가 세포면역과 체액면역 모두에서 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌습니다. Bruce Glick이 병아리 실험을 통해 두 종류의 림프구가 면역에 중요한 역할을 하는 것을 알게 되었고, 그것이 T 림프구와 B 림프구 입니다. 현재 세포매개면역반응은 T림프구에 의해 매개 되고 B림프구가 만드는 항체는 체액면역을 매개한다고 알려졌습니다. 

 

면역계가 외부 물질을 인식하는 방법

외부 물질을 '항원' 이라고 명명하며, 이는 T림프구 또는 B림프구에 의해 특이 반응을 일으키는 물질입니다. 항원을 B림프구가 인식하면 항체를 만들어내고, 이 항체가 외부 물질에 결합하여 파괴하라는 신호를 면역세포에 보냅니다. T림프구도 여러 가지 모습을 지니지만 결국 세포막에 부착되어있는 T림프구 수용체를 이용해 항원을 인지합니다. 

 

면역반응의 준비

숙주세포에 발현된 분자들 간 상호작용으로 병원체를 인지합니다. 이 과정에서는 세포막에 부착된 분자들이 대부분 인지하지만, 가용성 수용체들과 분비된 인지 분자들도 관여합니다. 인지 분자들의 리간드는 병원체 자체 혹은 병원체의 일부 항원일 수 있습니다. 리간드가 수용체에 붙게 되면 면역반응이 나타나는데, 이는 세포 내 혹은 세포 외 신호전달계가 작동해서 병원체를 인지하고 파괴하게 됩니다. 이때, 병원체 자체를 인식하는 것도 물론이지만, 바이러스 등에 감염된 숙주세포를 인식하는 것도 해당합니다. 감염된 숙주세포에 일어나는 변화를 인지하는 세포가 세포독성 T 림프구(CTL) 입니다. 바이러스에 감염된 세포를 파괴하는 것이 바이러스와 같은 병원체를 완벽하게 제거하는 방법입니다. 

 

선천면역과 적응면역의 상호작용

면역계는 선천면역과 적응면역의 상호작용을 통해 돌아갑니다. 선천면역은 유전자 유래 분자세포 기전들을 바탕으로 이루어지며, 침입하는 병원체를 빨리 제거하는데 초점이 맞춰있습니다. 병원체의 공통적인 DNA, 화학 구조 등을 인지하여 파괴한다는 특징이 있습니다. 적응면역은 병원체의 아주 미세한 분자적 차이도 알아냅니다. T림프구, B림프구가 관여하는 면역체계이며, 선천면역보다는 조금 더 시간이 걸리지만, 항원 특이 면역반응입니다. 

선천면역은 반응 시작시간이 수 시간이며, 적응면역은 그에 비해 수 일이 소요됩니다. 병원체에 대한 특이성이 선천면역은 제한적이고 고정적이며, 적응면역은 매우 큰 다양성을 가집니다. 면역 반응 동안 더 향상된다는 특징이 있습니다. 반복감염에 대한 반응이 선천면역은 처음 반응과 동일한 것에 비해 적응면역은 처음 반응에 비하여 매우 빠르고 효과적입니다.

이 두 면역 시스템이 협력을 통해 제구실을 하는데, 수용성 전달자인 '사이토카인(cytokine)' 이 중요한 역할을 합니다. 즉, 세포 간에 소통하는 분자를 말합니다. 면역세포의 특정 효소 활성을 증가시키거나 감소시켜 면역세포의 기능을 변화시킬 수 있습니다. 

 

부적절한 면역반응

부적절한 면역반응은 크게 '과민성 반응(알레르기성 질환 포함), 자가면역질환, 면역결핍' 이 세 가지 범주에 해당합니다. 과민성 반응은 병원성이 없는 항원에 대한 매우 강한 반응입니다. 자가면역질환은 면역 세포들에 의한 자가 단백질이나 조직의 비정상적 반응입니다. 면역결핍은 감염원에 대한 면역계의 비정상적 방어 작용입니다. 

 

1. 면역 과민반응

알레르기 질환, 천식 등이 해당합니다. 꽃가루, 음식, 동물 털 등 흔하고 무해한 것에 대한 부적절한 면역반응입니다. 대부분의 과민반응은 다행히도 생명에 위협이 될 정도는 아닙니다. 알레르기가 있는 사람은 원인이 되는 환경에 노출되면 가쁜 숨, 호흡곤란(천식), 피부염, 피부 발진 등의 증상이 나타납니다.

 

2. 자가면역질환

자기 자신의 면역 성분을 위험인자로 잘못 인식해서 나타나는 면역 공격입니다. 다발성 경화증은 자가면역 공격이 뇌 또는 중추신경계의 신경초라면 신경 근육 장애를 일으킬 수 있습니다. 크론병도 이에 해당하며, 자가면역 공격이 장 조직의 상피세포를 망가뜨리기 때문에 음식물 흡수에 지장을 주는 병입니다. 가장 흔한 질환이 류마티스 관절염입니다. 이 경우에는 손이나 발의 관절이 면역 공격으로 손상되어 나타나는 질병입니다.

 

3. 면역결핍증

대부분 선천적 또는 적응면역 일부분이 결핍이 있어 생기는 증상입니다. 유전적인 인자에 의해 나타날 수도 있고, 화학적, 물리적, 생물학적 요인에 의해서 나타날 수도 있습니다. B림프구, T림프구 모두 결핍되어있는 중증복합면역 결핍증(severe combined immunodeficiency, SCID), 후천면역결핍 증후군(acquired immune deficiency syndrome, AIDS) 등이 해당합니다. 

 

이 외에도 면역반응은 조직 이식을 어렵게 합니다. 장기 이식을 하게 되면 정상 세포는 이식받는 장기의 세포를 외부 세포라고 인식하여 면역반응을 일으킵니다.