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면역계

last modified: 2015-03-23 21:25:34 by Contributors

Contents

1. 개요
2. 용어
3. 선천성 면역과 후천성 면역
3.1. 선천성 면역
3.2. 후천성 면역
4. 방어의 단계
4.1. 외부 방어
4.2. 내부 방어

1. 개요

신체에 침입하여 여러가지 방법으로 신체에 손상을 입히는 각종 요소들에 대응하는 체계를 면역체계라고 부른다. 선천 면역과 적응 면역으로 구분되며, 여러 방법으로 몸에 박테리아, 바이러스, 기생충 외 여러가지 침입자들로부터 몸을 방어한다.

모든 것이 그렇듯 다 좋은 것은 아니라서 알레르기등과 같은 자가면역 질환을 일으키기도 하며 신체재생을 막는 원인이기도 하다. 면역체계가 복잡하게 발달한 생물일수록 신체재생력이 떨어지는데, 이것은 괴사한 세포를 면역체계가 딱지로 대표되는 흉터조직화 시켜버리기 때문에 주변에 다른 세포들은 길막(...)을 당해 해당 부위를 재생시키지 못하게 된다. (...) 이것 때문에 딱지와 흉터가 오래가며 상처 재생속도가 떨어지게 된다.[1] 이걸 억제하는 방법이 연구되고 있는데 자세한건 항목 참조.


(영상 오른쪽 하단에서 자막을 켤 수 있다.)

2. 용어

  • 항원 Antigen
    병원하고는 또 다른말. 즉 외부에서 왔든, 내부에서 왔든 면역체계에 걸리기만 하면 무조건 항원으로 분류된다. 다시 말해 바이러스나 박테리아 등, 면역체계의 반응을 유발하는 것을 항원이라 부른다. 비단 각종 침입자들만이 아니라, 몸에 별 영향이 없는 생뚱맞은 것들에 반응하는 자가면역 질환인 알레르기를 일으키는 생뚱맞은 땅콩같은 것들도 항원이다. 화학물질, 단백질, 무기물 등 외부로부터 들어오는 모든 것은 다 들어간다고 볼 수 있으며, 심지어는 원래 우리가 가지고 태어난 것도 항원으로 인식하여 공격하기도 한다. [2] 군대로 비유하면 적.

  • 병원 Pathogen
    실제로 병을 일으키는 것들이 바로 병원이다. 병원임에도 항원이 아닌 경우에는 망했어요. 병원이 아님에도 항원인 경우 자가면역질환 크리.

  • 항체 Antibody, Immunoglobulin
    백혈구들이 병사라면 얘들은 총이라고 할 수 있다. 여러가지 클래스가 있는데, 주요 하는 일이 다르지만 대개는 항원에 들러붙어서 항원을 응집시키고, 보체계를 활성화시키고, 항원을 코팅해서 백혈구가 잘 잡을 수 있도록 타게팅하는 역할을 한다.

    체액성 면역의 주요요소이며, B세포에 의해 주로 만들어진다. 하나의 개체라도 B세포가 내는 항체는 모조리 제각각인데, 그 이유는 B세포가 성숙하는 과정에서 스스로 항체 유전자 유전정보를 뜯어고치기 때문. 이때 항체에서 항원을 인식하는 부위의 내용을 담고 있는 서열에 집중적으로 변이가 발생하는데, ATGC중 말 그대로 아무거나 끼워넣게 된다. 이때 별 탈없이[3] 항체를 내는 B세포가 선별되며, 자기 신체를 항원으로 인식하는 B세포는 처분된다. 결과적으로 성숙한 B세포는 전부 다른 항체를 내게 된다.[4]

  • MHC(Major histocompatibility complex)
    몸에 있는 모든 세포는 면역 특별구역에 있는게 아닌 이상 자기항원을 부숴서 표본을 세포밖에 전시하게 된다. 이때 이 전시하려고 내미는 손이 MHC. 골수 및 간 기증자를 찾기 어려운 이유는 주는 사람이나 받는 사람이나 MHC가 완전히 같아야 하기 때문. 골수와 간은 혈구생성에 직접적으로 관여하기 때문에, MHC 상관없이 교체를 하게 되면, 거기서 자라난 혈구가 이식된 사람의 MHC를 항원으로 인식하고 온몸을 공격하게 된다. 참고로 만들어진 B세포는 MHC를 어느정도 인식이 가능해야 전시된 표본을 인식할 수 있고, 그렇다고 MHC자체를 항원으로 인식하면 곤란하기 때문에, MHC에 대해서 중간정도 반응을 이끌어내는 항체를 가진 B세포만 선별된다. 참고로 MHC는 우리말로 주조직적합성복합체로 번역되지만 거의 MHC라는 용어가 사용된다. 군대로 비유하자면 대략 암구호 내지는 피아 식별띠의 느낌.

  • PRR(pattern recognition receptor)
    선천성 면역세포가 외부항원을 인식하는데 쓴다. 다세포생물은 정상적이라면 세포밖에 있어선 안되는 물건이라거나, 가지고 있을리가 없는 물질들을 인식한다.[5] DNA나 이중가닥 RNA, 그냥 RNA[6], 박테리아의 세포벽 구성물질인 만노오스라던가 IPS 같은게 대표적.

  • 보체계(complement system)
    항체가 총이라면, 보체계는 총알. 항체나, 만노오스같은 단세포생물에만 있는 화학물질을 인식해서 활성화되는데, 활성화되면 세포표면에 붙어서 구멍을 뚫어놓는다.[7] 숙주세포는 피해를 받지 않도록 이 보체계를 끄는 단백질을 전시해놓고 있다. 하지만 보체도 엄연히 알러지를 유발한다. (...) 보체가 제대로 역할을 하기 위해서는 결국 면역세포가 와야하는 탓에... 보체는 C1 부터 C9 순으로 활성화 및 결합되어 진행되는데 이들 중 C3 C4 C5의 분해형인 C3a, C4a, C5a는 호산구와 호염구를 유도하고 이들은 알러지를 유발하는 백혈구이다.

  • 염증(inflammation)
    기본적으로 정상적인 면역반응에 포함된다. 붓고 열나고 아프고 백혈구들을 다 끌어들이고 하는 것이 포함되며, 당연하지만 과활성되면 목숨이 위험하다. 감기약이나 천식약, 군대약같은건 대부분이라고 해도 될 정도로 염증반응을 끝내는데 주 목적이 있다.

  • 감작(sensitization)
    자가면역 반응이 나지 않기위한 안전장치는 많다. 장내세균 같은 것도 일단은 외부항원이지만, 이런걸로 면역을 시작하게 되면 안된다. 그래서 림프구를 한번 체내에 돌리면서 반응하지 않는것만 쓰는데, 이를 이용해서 항원을 약하게 지속적으로 노출시키는걸로 감작되는 경우도 있다. 주로 구강투여가 유효하나, 이론적으로 그렇다는거지, 실제로는 감작되기전에 몸이 망가질수도 있는것을 생각해야 한다.

  • 자가면역질환(autoimmune disease)
    최근들어서 문제시되는 질환. 아토피 및 류마티즘이 이에 들어간다. 원인 후보로 많은 대상들이 연구되고 있으나, 대중에 이거다! 하면서 공표할 만한 유효한 원인은 아직 말할 수 없는 상황.

3. 선천성 면역과 후천성 면역

3.1. 선천성 면역

특별한 항원에 대한 면역이 아닌, 항원을 가리지 않고, 항원의 침입 자체를 막거나, 이미 날뛰고 있는 항원들을 만나는 족족 잡아 족치는 면역 체계이다. 특정 항원을 저격 하는 적응 면역에 비해 대응 속도도 느리고, 대응 효과도 떨어진다. 비유하자면 북한이 무장공비를 침입 시켰을때, 정확한 정보를 모르는 상태에서 군대를 풀어 일단 만나면 쏴죽이는 것과 같다.

  • 과립구(Granulocyte)
    학습만화에서 백혈구라고 하면 대개 이것을 가리킨다. 이들은 경찰에 비유하면 된다. 호염구를 제외하면 포식작용이 주된 업무지만, 마크로파지와 다르게 리소좀으로 처리하는게 아니라, 항원을 추적해서 잡아채서는 ROS 및 NO로, 즉, 활성산소로 태워 죽이거나, 일산화질소로 지져 죽인다. 이런 독성을 항시 가지고 다니는건 아니기 때문에 항원을 처리할 때는 이런 독성을 즉석에서 만들어낸다. 만들어내는 물질이 물질이다보니까 마크로파지와 다르게 처리할 수 있는 분량이 적으며 극악한 독성 때문에 자폭한다. (...) 가끔 가다가 폐렴균같이 ROS나 NO에 굴하지 않을 만큼 딴딴한 벽을 가지고 있는 경우엔 과립구의 대응능력이 떨어질 수밖에 없다... 뭔가 단순해보이고 대식세포에 비해 소모품같지만, 의외로 하는 일이 정말 많다.

    과립구의 주요 업무는 포식작용을 하며 항워을 태우고 지지고 볶는 (...) 것이지만 과립구들이 단순히 항원만 때려잡는 역할을 하는 것은 아니며, 과립구에 가득차 있는 과립구들엔 별의별 희안한 물질들이 있다. 따라서 이 과립들에 뭐가 들어있는지 밝혀질 때마다 각각의 과립구가 무슨 일을 하는 지가 새롭게 밝혀지곤 한다.

    현재까지 알려진 과립구는 총 3종류가 있으며 모두 과립이 차있기 때문에 과립구라고 이름 붙었으며, 그람 양성/음성균과 마찮가지로 염색에 따라서 이름이 다르게 붙었다.

    • 호중구(neutrophil) - 산성/염기성 약제 모두에 잘 염색된다. 일반적인 이미지의 백혈구라하면 호중구를 말한다. 박테리아및 진균류에 대응하며, 항원을 처묵처묵한 다음 고반응성 산화제들로 태우고 지저버린다. 또한 일종의 폭격기(?)로써, 항원을 처리하는 것을 돕는 여러가지 과립들을 내보내기도 한다. 이 와중에 엉뚱한 세포들도 같이 죽기도 하지만... 매우 비범하게도 세포 밖에 DNA로 만들어진 그물로 을 만들어 항원을 죽이는 작용을 함이 밝혀젔다!!
    • 호산구(eosinophil) - 호산성 과립이 차있는 과립구로, 산성 약제에 염색된다. 주로 기생충, 바이러스에 작용한다. 포식 작용을 하긴 하지만 주요 업무는 사실 항원 제시, 즉 마킹이다.[8] 특이한 독성 단백질과[9], IgE에 들러붙는 마킹용 단백질로 가득찬 과립을 가지고 있으며, 이것 때문에 기생충 처리에 관여하는 것으로 알려저 있다. 또한. RNA 분해효소[10]가 가득찬 과립이 상당히 많아, 바이러스 처리에도 중요한 작용을 하는 것으로 여겨진다. 특이하게도 성장인자같은 별의별 해괴한 물질들이 차있는 과립들도 많이 들어가있다. 기생충 처리에 작용하는 만큼 알러지 반응에도 작용하는 것으로 알려저있다.
    • 호염구(basophil) - 염기성 약제에 염색된다. 이 녀석들은 알러지 반응에 작용하는 것이 주요 업무다.[11] 특이한점은, 호중구나 호산구와 달리 포식작용을 하지 않는 다는 것. 어쩐지 혈액 응고를 억제시키는 헤파린도 가지고 다닌다. 호염구는 평소에는 골수에 짱박혀있으며 그 수도 과립구중에선 제일 적다. 면역반응에 관여하다가 파손당한경우, 히스타민을 분비하여 염증반응을 강화시킨다. 최근에는 T세포의 작용에도 관여하는 것으로 알려저 있다.

  • 단핵구(monocyte) - 혈류를 타고 떠돌다가 조직에 박혀서 대식세포가 된다. 어느 조직에 짱박히냐에 따라 (...) 대식세포의 이름을 다르게 붙이기도 한다.
    • 대식세포(macrophage) - 호중구와 같이 항원을 처묵처묵하고는 각종 효소를 가지고 있는 리소좀으로 항원을 소화시켜버린다. 항원을 잡아먹은 다음 림프절로 흘러들어가서 T세포에게 표본을 주기도 한다. 평소에 매크로파지는 항원전달세포로 작용하는게 주요 업무. 대식세포가 짱박힌 조직에 따라서 이름을 다르게 붙이기도 한다.
  • NK세포(Natural Killer cell) - 자연살해세포. 바이러스 및 암세포 대응 백혈구. 국정원 같은걸 생각하면 될 듯하다. MHC가 내미는 항원을 처음 본다거나, MHC가 뜬금없이 줄었거나 많아진 미심쩍은 세포들을 탐지한다. 세포가 감염을 확인해 세포막에 전시한 것을 인식한 경우 세포 괴사를 유도하며, 항체가 들러붙은 세포를 발견한 경우 아포톱시스를 유도한다.
    감염된 세포들은 DNA를 변조당하거나 해서 제 기능을 하지 못하고 병원체의 숙주가 되어 병원체를 만들기 위한 DNA, RNA, 단백질을 합성한다. 이 세포들이 그냥 방치되면 밑도 끝도 없이 병균을 찍어내게 되기 때문에 NK 세포들이 순찰을 돌면서 감염된 세포를 찾아 세포 자살(아포토시스) 유도하거나, 세포에 물과 염분을 주입하여 항상성을 깨트려 세포 괴사(네크로시스)를 일으킨다. 이렇게 비정상적 세포를 파괴하여 항원의 증가를 억제하는 것이 NK 세포의 역할. 종종 직접 세포를 공격하지 않고, 다른 면역 세포들을 끌어모아 공격을 유도하기도 한다.[12]
  • 수지상세포(dendritic cell) - 비상벨. 항원이 들어오면 림프구에게 표본을 주는것까지는 같은데, 주로 처음보는 항원을 대상으로 면역반응을 잘 끌어낼 수 있다. 위에 있는 이들 세포는 림프구에게 외부 항원 샘플을 제시함으로서 후천성 면역을 끌어낼 수 있다. 매크로파지나 B세포도 항원을 전달하나 이들은 항원과 독성을 제거하는 역할도 보유하고 있어서 항원제시전달세포(APC ; Antigen Prengenting Cell)로서 가장 효율적이면서 강력한 것은 수지상세포이다.
  • 비만세포(mast cell) - 얘는 알러지 반응을 내는 주요 원인이며, 모기 물린데를 가렵게 만드는 히스타민의 원천이다. 참고로 비만에 관여한다고 비만세포가 아니라, 히스타민을 잔뜩 가지고 있어서 세포가 뚱뚱하기 때문에 붙여진 이름. 하지만 비만세포는 호중구을 유도하은 물질을 분비하기도 하여 면역에 중요하다.
  • 거핵세포(megakaryocyte) - 피를 굳게 만드는데 주요한 트롬빈을 낸다.

3.2. 후천성 면역


  • 림프구 : 군대에 비유할 수 있다. 면역반응에 가장 크게 반응하는 세포들이며, 면역반응에 주요한 일들을 한다. 림프액의 순환 속도가 정말 더럽게 느린게 또 문제지만 (...) 참고로 상단에 설명된 NK세포도 비록 후천성 면역과는 상관이 없지만 림프구의 일종이다.

  • T세포 - 장교에 비유할 수 있겠다. 헬퍼와 킬러로 클래스가 나뉘는데, 킬러는 주로 NK세포와 같이 세포를 대상으로 한다는 것이다. NK세포와 가장 크게 다른점은, 얘는 B세포를 활성화시킬 수 있는 능력이 있다. 헬퍼는 B세포에 지원요청을 전문적으로 한다. B세포에게 표본을 줘서 이에 반응하는 항체를 가진 B세포는 면역반응을 시작하게 된다. T조절세포가 비교적 최근에 밝혀졌는데, 자가면역반응을 끄도록 하는 데 역할이 있는 것으로 알려져 있다. 에이즈를 일으키는 HIV 바이러스가 얘들만 골라서 잡아죽이는 암살단이라고 할 수 있다. 들 목부터 따고 시작하는데 전투지휘가 되나...

  • B세포 - 항체생산 전문 세포. 항체가 자기항원을 인식하면 안되므로, 완전성숙전에 혈류를 타고 돌아다니면서 숙주세포를 대상으로 면역반응을 이끌어내는 항체를 만들어내는 B세포는 전부 면역반응에 반응하지 않도록 하게 된다. 직속상관은 T세포로, T세포 이외의 세포가 항원을 주면 역시 작동하지 않게 된다. 정상적으로 작동하게 되면, 분열을 하면서 당장 항체를 만들어내는 B세포와, 같은 항원이 다음에 올 경우를 대비한 기억 B세포로 나뉘어 분열하게 된다. 백신같은 체액성 면역 자극제는 이것을 이용한 것이다. 불어난 기억 B세포가 다음에 항원이 들어왔을 때 반응하기 때문에 첫번째 침투때와는 달리 몇배나 되는 항체를 만들 수 있기 때문.

4. 방어의 단계

4.1. 외부 방어

체모, 피부, 점막에 의한 배설이 해당되며, 아예 항원이 침입하기 전에 항원을 차단하는, 마치 장벽과 같은 역할을 한다. 당연하지만, 항원이 아예 안 들어오는 것이 제일 좋은 방어 대책이다. 그래서 손 씻기를 자주 하라는 것이다. 피부는 항원이 신체로 직접 들어오지 못하게 하는 장벽이 되어주며, 피부의 환경은 약 산성이라서 각종 박테리아들이 마구잡이로 증식하는 것을 저지한다. 손 안 씼고 몇시간만 있어도 손에 병균이 득실거리는데, 이것도 그나마 피부가 약산성이라서 이정도인거지, 피부에 아무런 병균 대책이 없었다면 실험실 플레이트에서 신나게 증식하는 대장균이 허옇게 보이듯이 무지막지한 양의 병균이 피부에 자라서 병균 덩어리를 직접 볼 수 있을 지경이 될 것이다. 점막은 각종 병균들을 잡아채서 직접 신체로 들어오기 전에 밖으로 배출하게 한다.

4.2. 내부 방어

아무리 성벽 둘둘 둘러싸도 언젠가는 뚫리는 법이다. 동물은 이런 각종 침입에 대항할 군대와 전술을 가지고 있다.

외상을 입어 장벽이 뚫린 경우, 적혈구와 혈소판, 피브린 등이 모여 환부를 막아버려 추가적인 침입을 막는다. 또한, 외상을 입어 파괴된 세포들은 염증반응을 일으켜 면역세포들이 모이도록 유도하며, 혈액 응고를 촉진한다. 외상을 입은 경우 혈액이 응고되면서 더 이상의 침입을 걱정하지 않아도 되지만, 점액을 뚫을 정도로 대량의 항원이 침입을 시도했다던지, 아니면 체액을 통해 직접 침입한다던지 이러면 방어가 어려워진다. 당연하지만 체액을 통한 직접적인 침입이 제일 난감하다.

어찌되었든 침입한 항원은 이미 각종 세포들을 감염시켜 증식하게 된다. 이렇게 몸에서 깽판을 치는 항원을 때려잡기 위해, 각종 면역 세포와 항생 단백질들이 혈액을 따라 온 몸을 순환하며 돌아다니다가, 내부로 침입해온 항원을 공격한다. 우리가 흔히 아는 백혈구들이 대표적인데, 백혈구도 종류가 여러가지가 있다. 호중구와 대식세포가 대표적.

염증 반응은 환부의 체열을 올려 병원균들이 번식하기 나쁜 환경을 만들며, 면역세포의 활동을 촉진하고, 환부로 더 많은 면역세포가 모이도록 유도한다. 두뇌의 체온 조절 중추가 반응하여 평소의 항상성 유지를 정지하고, 체온이 올라가도록 유도하는 현상이 감기에 걸렸을때 열이 나는 이유다. 또, 환부가 붉게 염증이 생기는 것은 공격을 받은 세포들이 내뿜는 히스타민이 염증 반응을 일으키기 때문이다. 염증반응은 침입자들을 막기 위한 수단이지만, 지나친 경우 신체에 치명적일 수 있다. 대표적으로 감기가 너무 심해 열이 너무 많이 나면 체온이 너무 올라간 나머지 유리몸인 뇌세포들이 문자 그대로 익어버린다.
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  • [1] 이 작용은 거의 감염을 막기 위해 팔 다리를 절단하고 봉합해버리던 시절의 그것과 거의 비슷하다. (...) 여러가지 감염 대책이 고안된 현대에 와선 좀 과하다 싶다.
  • [2] 췌장 세포를 공격하는 1형 당뇨병이 전형적인 예이며, 안구나 고환 등 원래 우리 몸이 형성될 때부터 격리되어 있던 기관이 손상되어 항원이 유입되면 그것 또한 공격하는지라, 반만 고자 가 되어도 결국은 내가 고자라니가 된다.
  • [3] 정지코돈 같은 걸 끼얹었다든지 하는 이유로 괴상한 경우가 아닌
  • [4] 상당히 단순한 메커니즘으로 수많은 항원을 커버할 수 있다는 장점이 있으며, 이를 밝힌 도네가와 스스무는 1987년 노벨생리학·의학상을 수상하였다.
  • [5] 대표적으로 단세포 생물에만 있어야하는 것들.
  • [6] 대부분의 경우 이 물질들이 세포 밖에 있을 이유가 없다. (...) 호중구가 종종 DNA로 만든 항원잡이 덫을 만들긴 하지만...
  • [7] 다만 이건 가장 대표적인 보체의 작용일 뿐이다. 실제 각각의 보체들이 하는 작용은 정말 다양하다.
  • [8] 과립을 너무 많이 가지고 다니는 탓에, 포식작용은 제한적으로 하는 것으로 알려저있다.
  • [9] 즉, 기생충에 들러붙어 살충제(...)를 살포한다는 것.
  • [10] 면역세포가 RNA를 분해할 일이 뭐가 있을까? 바로 RNA 바이러스다!
  • [11] 알러지는 대개 기생충에 대응하기 위해 만들어졌는데, 기생충이 거의 없어지고 자가면역질환이 문제시된 현대에 들어와서 어따 써먹지 싶다. (...)
  • [12] 여기서 항체의 중요성을 또 알 수 있는데, 감염 여부를 일일히 찾아서 확인하는 것보다, 항체가 일괄적으로 마킹해둔 세 포들을 찾아서 괴사시키는게 당연히 훨씬 빠르다. (...) 예방접종이 된 경우와 되어있지 않은 경우의 면역계의 반응속도가 차이가 나는 이유엔 단순히 항체 찾아 삽질하는 속도만 줄이는 것만 문제가 아니라, 항체를 살포하는데 드는 시간을 줄여서 면역세포들이 감염된 세포 찾아 삽질하는 것을 막아주는 것도 크게 영향을 준다.
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last modified 2015-03-23 21:25:34
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