면역이란?
인체가 비 자기(non-self)에 대항하는 주요한 3가지 방어시스템은 첫째, 피부, 점막, 위산 등과 같이 비 면역성 보호작용을 하는 물리적, 화학적 장벽과 둘째, 면역세포가 있는 림프관이나 림프 조직망인 림프계 셋째, 백혈구가 핵심적인 역할을 하는 면역체계로 세포 및 분자 방어시스템이다.
면역(immunity)은 인체에 유해한 자극에 대해 인체의 방어작용이다. 인체를 보호하기 위한 작용이다. 림프구, 대식세포(macrophages), 흉선, 림프조직, 비장, 보체계 등에 이해 이루어진다.
숙주방어의 한 요소로서 면역기능의 특징은 다음과 같다.
1. 자기(self)와 비자기(non-self)를 구분하고
2. 잠재적인 유해물질을 식별하고
3. 면역기억능역을 유지하여
4. 예전 노출경험을 바탕으로 항원에 대한 반응의 중폭
면역형상은 탐식이나 염증반응과는 다른 점이 있는데
첫째, 면역현상은 항원성을 갖는 물질에 의해서만 일어난다. 인체에 면역현상을 일으키는 물질은 비자기 성분으로 단백질, 다당류, 당단백, 지단백, 핵산 등과 같은 고분자화합물이다. 저분자화합물은 그 자체로는 항원성을 갖지 않지만 단백성분과 결합하면 항원성을 발휘하는 합텐(hapten)이라고 하는 것이 있자, 그중 약품류에는 합텐이 되어 과민증을 일으키는 것이 적지 않다. 항원은 인체외부에서 들어오는 것뿐만 아니라 인체 내부에서 세포의 변성이나 괴사에 의한 변이나 바이러스 감염세포, 종양세포로 변이가 일어나는 경우에도 항원으로 인식되어 처리된다.
둘째, 면역현상을 일으킨 비자기 성분의 처리는 면역현상을 일으킨 항원물질에 대해서만 이루어지고, 가른 항원물질에 대해서는 이루어지지 않는다. 이를 면역반응의 특이성이라고 한다. 그리고 어떤 항원물질에 대해 면역이 성립되면 그 후에는 인체는 그 항원과 면역반응을 일으킬 태세가 되는데 이를 감작이라고 한다. 감작은 어떤 항원에 노출되어 항체가 형성된 상태로 다시 그 항원에 재노출 시 반응을 할 준비가 되어 있음을 의미한다.
면역에 의한 인체이 방어기전은 염증반응에서의 식세포(호중구, 대식세포 등)의 활동보다 훨씬 효율이 좋은 생체방어기전이다. 대표적인 면역현상을 이용한 치료는 예방백신 투여, 항독소 혈청에 의한 항 혈청 요법 등이 있다. 한자를 통해 면역(免疫)을 살펴 보면 면할 면자에 역병(돌림병) 역을 사용한다. 이는 면역이란 돌림병 즉 전염병을 면하게 하는 인체의 방어를 의미한다고 볼 수 있다. 홍역과 같이 한번 면역이 생기면 평생 질병이 걸리지 않을 수도 있는 것이다.
면역세포
대표적인 면역세포는 림프구이다. 림프구는 골수의 조혈모세포에서 림프구성 전구세포로 분화하여 림프구와 자연살해세포로 분화하고, 림프구는 T림프구와 B림프구로 분화한다.
림프조직은 림픅를 생성, 분화시키고 활성화하는 장소이다. 림프구가 항원은 인식할 수 있는 항원수용체를 발현하고 성숙하는 1차 기관은 흉선과 골수이다. 성숙한 림프구가 항원은 인식하고 반응하는 곳은 2차 기관으로 림프절, 지라, 점막과 표피의 림프조직 등이다.
림프구는 백혈구의 일종으로 말초혈액 백혈구의 25%를 차지한다. 이중 80%는 T림프구이고, B림프구와 자연살해세포(NK Cell)가 10% 정도를 차지한다.
1. T림프구(T lymphocyte, T cell)
T림프구는 순환혈액과 림프기관에 존재하면 순환하는 항원을 그대로 인식하지 않고 주조직적합복합체(MHC, major histocompatibility complex) 단백질에 결합되어 있는 항원을 인식한다. 주조직적합복합체는 제1형과 2형으로 구분할 수 있는데 제1형 주조직적합복합체는 적혈구를 제외한 인체내부의 모든 유핵세포에 존재하는 단백성분이다. 이 단백 성분에 이상이 있으면 면역세포는 비 자기 성분으로 인지하여 제거한다. 제2형 주조직적합복합체는 항원제시세포들만 갖고 있는 단백성분이다. 대표적인 항원제시세포는 대식세포(탐식세포)와 수지상세포이다. 항원제시세포는 인체에 항원이 침입하면 항원을 탐식하여 잘게 부수고, 이 항원 단백질을 주조직적합복합체 II에 결합하여 자신들의 세포 표면으로 가져다 제시(전시)한다. 순환하던 T림프구가 전시된 이 항원 표식을 인지하여 체액성면역과 세포성 면역을 활성화시킨다.
T림프구는 골수에서 생성되어 흉선(Thymus)에서 성숙한다. T림프구라 명명된 것과 관련된다. 어린 T세포는 흉선, 림프절, 비장 등에서 항원의 자극을 받아 보조 T림프구, 세포독성 T림프구, 억제(조절) T림프구로 분화하고, 말초 림프조직으로 이동하여 각각 세포성 면역 중 특정 부분을 담당하게 된다.
1) 보조 T림프구(helper T cell, Th cell, CD4+)
항원의 자극에 의해 분화된 보조 T 세포는 사이토카인을 분비하여 B세포를 자극하여 형질세포로 분화하여 항체을 생성하도록 도와주어 체액성 면역기능을 높여준다. 또한 세포독성 T 세포와 대식세포를 도와 항원을 표적으로 제거하는 세포성 면역을 촉진한다. 이름 그대로 체액성 면역과 세포성 면역을 도와주는 기능을 한다. CD4+ 은 림프구 표면의 당단백질이다.
이걸 쉽게 풀이하면 보조 T세포는 항원을 인식한 수 B세포에게는 항원을 제거할 수 있는 설계도면을 주어 형질세포라는 공장을 만들고 표적항원에 대항할 수 있는 특화된 무기인 항체를 생성하도록 한다고 생각할 수 있다. 세포독성 T세포와 대식세포에게는 해당 항원에 대한 몽타주를 주고 순환 중 해당 항원을 만나면 즉시 체포하여 제거하도록 한다고 생각할 수 있겠다.
2) 세포독성 T세포(cytotoxic T cell, Tc cell, CD8+)
세포독성 T세포는 항원으로 된 세포, 표적세포(target cell)을 직접 파괴하는 세포로 바이러스 감염세포, 악성 종양세포, 이식장기의 세포 등을 제거하는 세포성 면역의 주역이다.
3) 억제 T 세포(suproressor Tcell, Ts cell, CD8+)
억제 세포는 체액성 면역과 세포성 면역의 기능을 억제하여 조절하는 역할을 한다. 인체에 들어온 항원이 모두 제거된 뒤에도 계속해서 항체를 생산하고, 세포독성 T 세포들로 하연금 전시상태로 활성화되도록 한다면 문제가 발생할 수 있다. 이처럼 항원이 해결되고 난 뒤에는 체액성 면역이나 세포성 면역기능을 억제하여 조절하게 된다.
만일 인체내 보조 T세포가 억제 T세포보다 우위에 있다면 지속적으로 항체를 생성하게 되고, 자가항체를 생성하여 공격을 하게 되면 인체는 자가면역질환에 걸리게 된다. 반대로 AIDS(acquiredd Immuno-deficiency syndrome, 후천성면역결핍증후군)은 보조 T세포가 파괴되어 억제 T세포가 우위가 되어 면역반응이 저하되어 감염에 취약하고, 종양 등 암이 발현하기 쉽게 된다.
2. B 림프구(B lymphocyte, B cell)
B 림프구 전구체는 태아기에는 간에서 생성되고, 출생후에는 골수에서 어린 B세포로 분화하여(B세포라 명명) 전신의 림프조직(림프절, 지라, 편도선, 점막 및 표피의 림프조직 등)으로 이동하여 성숙하고, 항원의 자극을 받아 활성화되어 항체를 생산할 수 있는 B세포로 분화, 증식한다.
B 세포가 항체를 생산할 수 있는 형질세포로 분화하는데에는 보조 T 세포 외에도 많은 사이토카인이 주요하게 작용한다. 활성화된 B세포는 체액성 면역을 담당하는 항체를 생성하는 형질세포로 분화하여 5종의 면역글로불린이라는 항체를 생산하여 체액 중으로 분비함으로써 체액성 면역을 담당한다.
3. 자연살해세포(NK cell, nature killer cell)
자연살해세포는 세포독성 T 세포와 달리 항원 특이성이 없어 항원의 감작과정 없이 인체의 변이세포를 즉시 제거하는 세포상해성 림프구이다. 인체 내 악성 종양세포나 바이러스 감염세포에 대한 방어기전에 매우 중요한 역할을 한다. 자연살해세포가 정상 숙주세포를 공격하는 것을 방지하기 위해 인체 내 핵을 가진 모든 세포에서 표출되는 제1형 주조직적합복합체를 인식하기 위한 억제수용체를 발현한다.
즉 자연살해세포는 인체내 정상세포이 제1형 주조직적합복합체를 인지하여 공격하지 않고 만일 제1형 주조직적합체가 종양으로 변이 되거나 바이러스에 감염되어 순상 되거나 결여된 경우에는 이를 탐지하여 항원으로 인식하여 제거하게 된다. 이런 작용은 인터페론에 의해 강화된다. 자연살해세포는 혈액 및 림프조직에서 발견된다.
기타 면역관련 세포
T림프구, B림프구, 자연살해세포 외에 면역에 관여하는 세포는 항원제시세포인 대식세포와 수지상세포가 있다. 항원제시세포(APC, antigen pregenting cell)는 이름 그대로 항원으로 인식된 물질을 면역세포에게 제시해 주는 세포이다. 대표적인 세포는 태식세포(macrophages)와 수지상세포(dendritic cell)이다. 기타 특정조직에서 B세포나 혈관내피세포 등이 항원제시세포의 기능을 한다. 항원제시세포는 제2형 주조직적합복합체라는 단백성분을 갖고 있다. 항원을 탐식하여 부순 후 항원 펩티드조각을 제2형 주조직적합복합체에 붙여 자신의 세포표면에 제시(전시)한다.
1) 대식세포(Macreophages)
대식세포는 골수 유래세포로 단핵세포 전구세포가 전단해세포로 분화한 후 골수를 떠나 혈액으로 이동하여 혈액 내에서 단핵세포로 분화한다. 이후 혈액 내 단핵세포로 8시간 정도 순환하며 크기가 커진다. 이후 조직으로 이동하여 조직 특이적인 대식세포로 분화한다. 대표적으로 간에서 이물질이나 괴사조직을 처리하는 대식세포는 쿠퍼세포라고 하고, 뼈의 대식세포는 파골세포, 뇌의 대식세포는 미세아교세포 등으로 조직에 특화된 기능을 수행하며 다른 이름으로 불린다. 즉 대식세포의 명칭은 혈액 내에서는 단핵구, 단구( Monlcyte)로 불리며 조직 내에 있을 때는 조직구(hystocyte)라 불리고, 혈액을 빠져나와 조직으로 이동한 후에는 조직 특이적인 대식세포로 명칭이 바뀌게 되는 것이다. 조직 대식세포로 분화하면서 세포크기가 커지고, 세포소기관수가 증가하고 탐식능력이 상승하며 많은 수의 가수분해 효소와 다양한 수용성 인자를 분비하기 시작한다.
대식세포는 항원을 인지한 후 세포내로 항원을 탐식하여 소화하여 부수고, 항원단백을 제2형 주조직적합복합체와 결합하여 자신의 세포표면으로 이동하여 항원펩티드를 전시한다. 이때 항원을 전시하면서 인터루킨 I과 같은 사이토카인을 분비하여 보조 T세포에 전달하고, 조 보조T세포에 의해 항원이 인식되고 세포성, 체액성 면역을 돕게 되고, 조직의 발열, 이화대사 등을 촉진하면서 인체가 감염에 대항하도록 준비시킨다.
2) 수지상 세포(dendritc cell)
수지상세포은 다수의 나뭇가지와 같은 세포질 돌기를 갖고 있어 붙여진 이름이다. 대표적인 항원제시세포로서 기능한다. 수지상세포의 종류는 피부와 상피층에 존재하는 랑게르한스 수지상세포, 뇌를 제외한 모든 기관 사이의 공간에 존재하는 간질성 수지상세포, 혈액에서 조직으로 이동한 단핵세포에서 발생한 단해세포유래수지상세포, 형질세포성세포에서 발생한 형질세포성 수지상세포가 있다. 수지상세포는 모두 제1형, 2형 주조직적합복합체를 발현하여 항원을 제시한다.
정리
이상을 면역의 특징과 면역세포, 면역관련세포로서 항원제시세포를 살펴보았다.
출처: 최신 알기쉬운 병리학(2022), 현문사
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