염증(inflammation)의 어원은 '타다'라는 의미의 라틴어 'inflammare'에서 유래된 용어이다. 염증이 발생했을 때 발생하는 열과 통증이 불에 타는 것과 같다는 의미를 가졌다고 볼 수 있다. 염증은 생체조직이 손상에 반응하는 역동적인 과정이다. 염증과정은 혈관, 결합조직이 관여하고, 염증반응에 의해 조직은 여러 형태로 치유된다. 염증반응은 외부의 자극에 대해 유익한 면과 해로운 면모두가 나타나느 양면성을 갖는 생체의 반응이다.
세포손상이 유해한 자극에 대한 생체의 수동적 반응이라고 한다면 염증은 유해한 자극에 대한 능동적인 방어반응이라고 할 수 있다.
염증에 관여하는 요소
1. 순환세포들(circulatory cell)
염증반응에 관여하는 순환세포는 골수유래세포로 호중구, 호산구, 호염기구, 림프구, 단핵구, 혈소판 등이 있다. 그리고 혈액속에 응고인자, 키니노겐(kininogen), 보체(complement) 등의 단백성분들이 있다.
여기에서 단핵구(moocyte)는 혈액속에서는 단핵구이지만 인체 기관 속 조직으로 이동을 하여 분화가 되면 조직 특이적인 대식세포(macrophage)가 되어 염증과정에 중요한 요소로 작용한다. 대표적인 조직 특이적 대식세포로는 간의 쿠퍼세포, 골(뼈)의 파골세포, 뇌의 미세아교세포 등이 있다.
급성염증과정이 초기에는 호중구가 많이 보이고 후기로 진행할수록 탐식세포, 림프구들의 침윤이 증가한다.
2. 혈관세포(vascular cell)
혈관내피세포는 혈액과 직접 연결되는 내측 부위뿐만 아니라 혈관의 긴장도를 전달하는 평활근(민무늬) 세포도 포함한다.
3. 결합조직세포(connective tissue cell)
결합조직세호는 거대세포, 대식세포, 림프구 등이 포함되어 있고 섬유모세포는 세포의 기질을 합성하고, 상처 부위를 채우기 위해 증식한다.
급성염증과정은 손상에 대한 즉각적이고 초기에 나타나는 혈관성 및 신경반응기전이다. 가장 중요한 현상은 충혈(hyperemia), 체액의 삼출(exudation), 백혈구의 유주(emigration of leukocyte) 현상의 3단계이다.
급성염증의 1단계, 충혈(hyperemia)
인체 조직이 손상되면 직후 빠르게 신경과 혈관성 반응이 시작되어 소혈관을 확장시켜 혈류량을 증가시켜 염증의 특징적인 징후인 발적과 발열이 나타난다. 급성염증의 1단계는 혈관과 혈류변화에 의한 현상으로 볼 수 있다. 혈관성 변화는 다음의 3가지 현상으로 나타난다.
1) 일시적인 세동맥의 수축:
조직 손상 직후에 신경성 반응에 의해 일시적으로 세동맥이 수축하여 백선(white line)을 형성한다.
2) 혈관 확장(vasodilatation):
세동맥의 확장에 이어 모세혈관과 세정맥이 이어서 확장되고 혈류량이 증가되어 국소부위의 발열과 발적이 일어난다. 앞서 세동맥이 수축했다가 이어서 세동맥이 확장되는 상황을 생각해보면 길이 좁아졌다가 급격히 넓어지는 것이므로 혈류량이 빠르게 증가될 것이라고 생각해 볼 수 있다. 혈류량이 증가하면 혈액 내 세포들의 대사가 증가하고 적혈구 등도 늘어날 것이므로 염증부위가 빨갛고 따끈해지면 열이 날 것이라고 생각할 수 있다.
3) 혈류속도 감소, 혈관투과성의 증가:
급성염증시기가 수시간 지속 된 후 혈류속도가 점차적으로 지연되다가 혈류가 완전 정지나 염증부위의 혈액응고를 유발할 수 있다. 이때 다양한 화학적매개물에 의해 혈관내피세포가 수축되고, 혈관투과성이 항진되면 혈장성분이 혈관내피세포 사이를 빠져나가 조직 내로 다량 유출되어 더욱더 혈액농축을 일으킬 수 있다. 혈류속도가 감소되면 조직에 대한 산소와 영양분의 공급에 차질이 생기고 이 상황이 심해지면 손상조직의 영양공급의 장애로 인한 부분 괴사가 발생할 수도 있다.
급성염증 2단계, 체액의 삼출(exudation)
급성염증 초기 단계에서 세동맥의 확장과 혈류의 증가는 혈관 내 정수압을 상승시키고, 정수압의 상승은 모세혈관 내의 혈장성분을 혈관 밖으로 이동시키게 된다. 염증 초기의 이러한 체액의 이동은 혈장성분만으로 단백성분이 없는 여출액(transudate)이 빠져나가는 것이다. 이후 염증이 진행되면 혈관내피세포가 간격이 벌어지고 혈관투과성이 증가하게 되어 혈관 내 단백성분도 함께 빠져나가게 되는데 이를 삼출(exudate)라고 한다. 삼출은 단백성분이 풍부한 체액이 혈관벽을 통해 간질조직으로 이동이 증가된 것이다.
단백성분이 풍부한 체액의 혈관 외로의 유출은 혈관 내 교질삼투압을 감소시키게 되고 간질교질삼투압의 증가를 초래하고 체액의 유출을 더욱 가속화시켜 간질조직이나 체강(body cavity)에 쌓여 부종이 심화된다.
급성염증 2단계는 혈관투과성 증가 기전에 의한 현상이다.
1) 화학적 매개물에 의한 혈관투과성 증가
손상 직후에는 즉시성 반응으로 히스타민, 브라디키닌, 류코트리엔 ㄷ의 화학적 매개물의 작용에 의해 혈관내피세포가 수축하면서 내피세포사이의 간격이 커져 혈관투과성이 증가한다. 이런 세포수축은 즉시 일어나며 15~30분 정도의 짧은 기간동안 지속되는 가역적 과정이다. 이후 종양괴사인자 등을 포함한 사이토카인 매개물과 인터루킨-1은 내피세포의 세포골격 재구성에 의해 내피세포의 간경을 발생시켜 혈관투과성을 증가시키면 손상 히우 4~6시간에 늦게 일어나며 24시간 이상 또는 그 이상 지속된다.
2) 혈관내피세포의 직접 손상
혈관내피세포의 직접 손상에 의해 혈관내피세포의 괴사와 탈락이 발생하여 혈관의 누출이 발생할 수 있다. 화상이나 감염과 같은 심한 조직손상 시 혈관내피세포의 손상으로 혈관투과성이 증가하여 체액으 유출이 증가한다.
3) 염증과정의 백혈구 축적에 의한 투과성 손상
염증과정에서 백혈구가 염증소에 축적되어 백혈구 의존성 혈관내피세포이 손상으로 투과성이 증가한다.
급성염증 3단계, 백혈구의 유주
백혈구의 유주는 백혈구가 염증이 발생한 병소로 옮겨가는 현상이다. 염증부위에 백혈구가 축적되는 것이 염증반응의 중요한 소견이다. 급성염증에 관여하는 순환백혈구는 주로 호중구와 단해국이다.
1) 백혈구의 변연부 이동
급성염증의 혈관성 변화과정에서 나타난 혈류정체로 인하여 백혈구 중 특히 혈관내피 쪽으로 변연부 이동이 특징적으로 나타난다. 이른 변연화(margination)라고 한다. 이를 통해 호중구는 혈관내피와 상호작용할 수 있는 기회를 갖게 된다. 이런 상호작용은 혈관투과성의 증가로 인한 것이다.
2) 백혈구의 혈관내피 유착과 유주
혈관 내피세포 변연부로 이동하면서 위족을 내밀어 유착하고 혈관내피세포의 기저막을 뚫고 혈관주의의 간질조직 내로 이동한다. 이러한 고정을 백혈구의 유주라고 한다. 호중구 외에도 호산구, 단핵구 및 림프구 모두 이와 같은 경로로 유주된다. 염증초기에 6~24시간 동안 병소에는 호중구가 우세하고, 24~48시간 후에는 단핵구로 재배치된다.
3) 주화성에 의한 백혈구의 이동
혈관벽을 빠져나간 백혈구는 주화성에 의하여 일정한 염증병소로 이동한다. 백혈구는 주화성 물질의 농도에 따라 병소로 이동한다. 주화성(chemotaxis)란 어떤 유인물질을 향하여 세포들이 일정한 방향으로만 이동하는 현사이다. 모든 과립구와 림프구들이 주화성 자극에 대하여 반응한다. 호중구에 대한 가장 강력한 주화성 유인물질은 세균이 생성한 물질과 보체계의 성분 중 C5a 및 류코트리엔 B4 등이 있다.
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