인체의 면역체계 - 세균,바이러스 항원항체 염증 반응

면역 체계는 몸을 외부의 침입자들로부터 방어하는 인체의 수호자다.

 

침입자는 세균, 곰팡이, 바이러스 등의 병원균 미생믈, 기생충, 암세포 등을 말한다. 면역 체계는 어떤 물질이 아군 (자기)이고 어떤 물질이 외부 이물질인지를 판별한 후 이물질을 잡아먹거나 공격해서 죽인다. 이것을 항원-항체 반응이라고 한다. 

 

반면 면역체계가 오작동하여 자기 세포를 이물질로 오인할경우 스스로를 공격할 수도 있는데 이 때 류마티스 관절염과 같은 자가면역 질환이 발생한다. 그밖의 면역체계 질환은 면역 반응을 하지 못하는 면역결핍과 무해한 항원에 과도하게 반응하는 알레르기 반응 등이 있다.

 

바이러스학자들은 신종 코로나19 바이러스 역시 인체의 면역 반응이 바이러스와 상호작용하는 중에 치명적인 결과를 낳는 기전이라고 설명한다. 처음에는 염증성 세포가 늘어나는 정도지만 바이러스가 침투해서 기도에 쌓이면 면역반응이 증가한다. 면역 체계가 전투 준비가 된 세포들을 폐로 보내고, 싸움이 일어나면 바이러스와 면역 체계가 몸에 손상을 가하게 된다.

 

폐조직이 손상되면 심장에서 장기로 보낼 산소가 부족해져 몸 전체가 훨씬 더 큰 부담을 받는다. 따라서 건강한 사람은 가벼운 감기나 폐렴처럼 앓고 지나갈 수도 있지만, 심혈관계 기저질환이 있는 경우 사망가능성이 높아진다.

 

 면역체계의 구성 

 

항원 : 면역반응을 자극하는 물질

항체 : B세포가 생산하는 단백질로 이물질의 항원에 단단히 결합하여 침입자라는 표식을 남긴다. 또는 직접 중화,무력화시키기도 한다.

 

B세포 : 항체를 생산하는 백혈구로 B림프구 라고도 한다.

킬러 T세포 : 감염세포나 암세포를 죽인다.

도움 T세포 : B세포의 항체생산을 지원하고 킬러 T세포와 대식세포를 돕는 백혈구 

조절 T세포 : 면역반응 종료를 돕는 백혈구

사이토카인 : 면역세포가 분비하는 단백질을 통칭한다. 면역체계의 신호전달을 한다.

수지상세포 :  T세포가 외부항원을 인식하도록 돕는다.

대식세포 : 세균 및 외부침입 세포를 삼키고 T세포의 이물질 식별을 돕는 거대한 세포. 피부, 폐, 간에 존재한다.

자연살해세포 : 이상세포인지 아닌지를 학습하지 않고도 감염세포와 암세포를 죽일 수 있는 백혈구

 

인간백혈구항원 (HLA) : 각 개인별로 고유한 자기식별 분자집단  

림프구 : 후천적 면역을 담당하는 백혈구 

백혈구 : white blood cell, 림프구, B세포, T세포들의 통칭

보체계 : 인체의 방어체계로 위 세포들과 단백질이 일사분란하게 협력하는 반응시스템

 

1. 선천면역 (자연)

대식세포, NK세포, 호중구, 수지상세포

침입한 병원체를 발견하면 즉각 직접 공격하거나 정보를 얻어내 감염된 세포를 공격한다.

 

2. 적응면역 (후천)

수지상세포, 기억B세포, 헬퍼T세포, 킬러T세포

병원체 정보를 전달하면 항체를 만들고 특정 침입자들을 정확하게 공격한다. 적응면역까지 며칠이 소요되는데 선천면역으로 시간을 벌고 후천면역이 강력퇴치하는 시스템이다. 추후 동일한 병원체가 침입했을때는 기억해둔 면역정보로 즉각 퇴치가 가능해진다.

 

• 각 항체는 자기와 대응하는 한가지 항원과만 1:1 반응하는데 이를 항원항체 반응의 특이성이라고 한다.
• 항체가 항원과 결합하면 항원이 침강하거나 용해되는 반응이 일어나며 백혈구의 식균 작용으로 항원이 제거된다.

 

 

 

 선천면역과 후천면역

 

선천(자연) 면역은 침입자를 즉각 인식하고 반응한다. 식세포는 침입자를 삼켜버리며 자연 살해세포는 암세포와 특정바이러스에 감염된 세포를 바로 인식하여 죽인다. 일부 백혈구는 염증에 관여하는 사이토카인과 알레르기에 관여하는 히스타민을 분비한다.

 

후천면역은 림프구가 침입자와 첫 접촉시 공격방법을 학습하고 기억한 다음, 다시 만났을때 격렬하게 공격하는 방식이다. 일정한 학습시간이 필요하며 림프구가 학습과 적응을 끝낸 다음에는 신속히 반응한다. B세포와 T세포가 협력하여 침입자를 공격하여 삼키거나 분해한다.

 

후천성 면역결핍증은 바로 이 능력을 빼앗기기 때문에 인간에게 치명적인 질환이다. 에이즈 바이러스(HIV)에 감염되면 우리 몸에 있는 면역세포들이 파괴되어 면역능력을 잃고 각종 감염성 질환과 종양에 무방비가 되어 사망에 이르게 된다. '에이즈'는 인체의 면역력이 저하되어 각종 감염증과 종양이 나타나기 시작하는 상태를 말한다.

 

 

 면역반응 과정

 

1. 침입자 인식 : 식별분자 활용

2. 활성화 및 동원

3. 조절

4. 분해

5. 종료

 

모든 자기세포에는 표면에 (아군) 식별분자가 붙어있고 미생물이나 이물질의 표면에는 모르는 식별분자가 붙어있기 때문에 이를 통해 자기/비자기를 구별할 수 있다. 이식한 장기에서 일어나는 거부반응도 이러한 면역반응의 일종이다.

 

발견한 항원을 수지상세포가 우선 삼키고 소화하여 분해한다. 분해한 항원조각을 T세포 표면에 붙여주면 T세포가 활성화되고 이 항원조각과 같은 항원들을 찾아 공격한다.

 

이 과정중 과도한 반응으로 인체가 다치지 않도록 면역반응을 조절할 필요가 있다. 이 조절에 쓰이는 물질이 사이토카인이라는 화학물질로 면역반응이 무한히 계속되지 않도록 막아준다. 침입자가 제거되면 대부분의 백혈구는 스스로 파괴되고 일부만 남는데 이 남은 세포를 기억세포라고 한다. 인체는 기억세포를 유지함으로써 침입자를 기억하고 후천면역능력이 강해지게 된다. 예방접종과 백신은 이러한 원리로 동작한다.

 

 

 

 염증반응 

 

염증 반응(inflammatory response)은 우리 몸이 여러 감염 질환과 맞서 싸우는 데 큰 도움을 준다. 그러나 염증 반응이 지나쳐 역효과를 내면, 손상된 혈관 내피세포의 복구와 재생을 방해할 수 있다.

 

일리노이대 연구팀이 cGAS로 명명한 특정효소는 마치 'DNA 센서'인 것처럼 작용하여 염증반응에 관여한다. 혈관 내피세포의 손상된 미토콘드리아 DNA는 이 효소를 자극해 활성화시켰다.

 

cGAS가 발현하면, 손상된 혈관 세포는 '자연 치유(self-heal)' 능력을 상실했다. 반대로 이 효소의 발현을 막으면 실제 패혈증이 생긴 생쥐의 혈관 세포가 완전히 복구됐다. 이 효소가 결핍된 생쥐는 패혈증으로부터 훨씬 더 높은 생존율을 보였고, 폐혈관 세포의 복구 속도도 더 빨랐다. 세균 감염으로 인한 패혈증은, 병원 내 사망을 일으키는 주요 원인 중 하나다.

 

아스라 말리크 교수는 "상처나 감염에 직면한 세포는 맞서 싸울 것인지, 그냥 복구할 것인지를 선택하는 것 같다"라면서 "염증은 감염 등에 맞서 싸우는 반응인데, 이때 세포는 염증 반응을 강화하면서 손상의 복구는 뒤로 미룬다"라고 설명했다. 인간의 세포는 손상을 복구하기보다 감염에 맞서 싸우는 걸 선호하는 쪽으로 진화했다는 게 학계의 통설이다. 단 응전을 선택한 인간 면역 체계가 감염에 너무 민감히 반응하면 자신의 기관도 손상시킬 수 있다.