[면역학] 선천면역계, 선천면역계를 구성하는 세포들 (과립구, 대식세포, NK세포)

안녕하세요, 나무의 하루에 나무입니다.

오늘은 면역학의 기본 개념인 선천면역계와 적응면역계 그리고 그 둘의 차이점에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

선천면역과 적응면역, [출처] 찰스리버 홈페이지

 

선천면역계(Innate immunity) 

선천면역계는 체외에서 항원(병원균)이 침입할 때 체내에서 반응하는 첫 번째 방어선이다. 박테리아나 곰팡이, 기생충 등 다양하고 광범위한 병원체에 대해 신속하게 반응하고, 비특이적으로 작용한다. 선천면역계는 고대에서부터 진화적으로 보존된 시스템으로 다양한 세포가 선천면역계에 속해있다. 역 체계의 세포에는 다음이 포함됩니다.

 

선천면역계 주요 구성 요소

1. 과립구 (Granulocyte)

세포질에 과립을 가지고 있는 백혈구의 일종이다. 이 과립알갱이에는 효소, 독성 물질 및 세포가 침입하는 병원균과 싸우는 데 도움이 되는 기타 물질을 포합하고 있다. 골수에서 생성되며 수명이 6 일로 매우 짧다. 감염이나 염증반응이  있을 때 골수는 과립구 생산을 증가시켜 신체가 침입하는 병원균으로부터 방어하도록 한다. 과립구는 크게 호중구, 호산구 및 호염기구의 세 가지로 분류된다.

과립구의 종류

1-1. 호중구 (Neutrophil)

과립구 중 그 수가 가장 많으며, 침입한 박테리아를 잡아먹는 과정인 식균 작용에 관여한다. 호중구는 염증 반응에 관여하고 감염 또는 손상 부위에 모이게 된다. 그곳에서 사이토카인 및 기타 신호 분자를 방출하여 다른 면역 세포를 불러 모으고 염증반응이 일어나게 함으로써 병원체에 대응한다.

1-2. 호산구 (Eosinophil)

기생충에 대한 방어와 면역 반응 조절에 관여한다. 알레르기와 천식에 중요한 역할을 하며 다른 많은 질병에도 연루되어 있다. 산성 염색약에 잘 염색되는 과립구를 가지고 있는 것이 특징이다.

1-3. 호염기구 (Basophil)

그 수가 가장 적은 과립구이며 비만세포 (Mast cells)가 호염기구에 속한다. 비만세포는 염증반응을 유도한다고 알려진 히스타민을 내뿜는다. 염기성 염색약에 잘 염색되는 과립구를 가지고 있는 것이 특징이다.

2. 단핵구 (Monocyte)

단핵구는 신체의 면역 반응에 중요한 역할을 하는 백혈구의 일종이다. 백혈구에서 가장 많은 비율을 차지하며, 어떤 병원체가 들어왔는지 파악하고 적절한 면역반응이 일어나도록 여러 측면에서 관여한다. 단핵구는 골수에서 생성되어 조직으로 이동하기 전에 혈류를 순환한다. 일단 조직에 들어가면 식균 작용이라는 과정을 통해 침입한 병원균을 잡아먹고 소화시킨다. 단핵구는 면역 반응에서 중요한 역할을 하는 대식세포로 성숙하게 된다. 
단핵구는 식균작용 외에도 죽은 세포와 손상된 세포의 제거, 혈중 콜레스테롤 수치 조절, 상처 치유 촉진 등의 중요한 역할도 함께 수행한다.

 

3. 대식세포 (Macrophage)

대식세포는 침입하는 병원체 및 기타 이물질로부터 신체를 방어하는 데 중요한 역할을 하는 선천면역세포이다. 백혈구의 일종인 단핵구에서 유래되며 폐, 간, 비장, 골수 등 전신에서 발견된다. 

대식세포는 식균 작용이라는 과정을 통해 침입한 병원체 및 기타 이물질을 삼키고 소화한다. 식균작용은 감염의 확산을 방지하고 병원체 및 기타 유해 물질을 신체에서 제거하는 데 큰 역할을 한다. 대식세포는 적응면역계에서 직접적으로 병원체를 공격하는 T 세포 (다음장에서 다룰 예정)에 항원을 제시하여, 특정 병원체를 타깃으로 죽이도록 유도하는 매우 중요한 역할을 하기도 한다.

대식세포는 식균작용 외에도 다른 면역 세포를 감염부위로 불러 모으는데 도움이 되는 사이토카인 및 기타 신호 분자를 생성하여 면역 반응을 조절하는 역할도 수행한다.

4. NK세포 (Natural Killer cell) 

마찬가지로 백혈구의 일종이며, 암세포와 감염된 세포를 상대로 신체 방어에 중요한 역할을 한다. NK세포는 세포독성이라는 과정을 통해 암세포나 바이러스에 감염된 세포 등 비정상적이거나 감염된 세포를 인식하고 죽이는 기능을 한다. NK세포는 역할을 수행하지 못하는 비정상적인 세포 표면의 특정 분자 표지를 인식한 다음 세포 사멸을 유도하는 독성 물질을 방출함으로써 우리 몸의 면역계를 유지한다. NK 세포는 골수에서 생성되어 온몸을 순환하며, 비정상적인 세포를 지속적으로 감시한다. 수명은 최대 3 주 정도이며, 그 후에는 골수에서 생성된 새로운 NK 세포로 대체된다.
대식세포와 마찬가지로 사이토카인을 분비하여 염증부위 또는 상처가 난 부위로 다른 면역세포를 불러일으키는 역할을 수행하기도 한다. 

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선천면역계와 적응면역계 (Adaptive immunity), 적응면역계가 필요한 이유

선천면역계는 이름에서 알 수 있듯, 우리 몸에 침입한 병원체에 대해 가장 처음으로 반응하는 '첫 번째 방어선'이다. 일단 병원체가 체내에 들어오게 되면 굉장히 빠른 속도로 병원체를 공격하며 면역계를 유지하기 위해 애쓴다. 하지만 선천면역계에는 분명한 한계점이 있다. 

1. 특정 병원체에 대한 장기적인 방어를 할 수 없다는 점이다.  선천면역은 병원체에 대한 비특이적이고 광범위한 반응이다. 특정한 병원체에 꼭 맞는 처방이 아니기 때문에 병원체에 대한 기록이 남지 않고, "기억"할 수 없다.

2. 선천면역계를 회피할 수 있는 바이러스, 박테리아 또는 기타 병원균에 대항할 수 없다는 점이다. 일단 병원체의 침입에 의해 선천면역계가 활성화되지만, 면역계의 지속적인 활성화는 만성 염증 및 조직 손상을 유발할 수 있으며 자가 면역 질환과 같은 특정 질병의 발병을 유도하기도 한다.

반면, 적응 면역은 침입하는 병원체 및 기타 이물질에 특이적 (Specific) 반응을 보인다. 이는 T 세포 및 B 세포와 같은 적응 면역 체계의 세포가 병원체 표면의 특정 바이오마커를 인식하고 이러한 침입자에 특이적으로 맞춰 반응할 수 있기 때문이다. 또한 한번 체내에 잠입했던 병원체를 "기억"하여 후속 감염에 보다 신속하고 효과적으로 대응할 수 있다는 강점을 가진다. 그렇기 때문에 병원체에 대해 장기적인 보호를 제공하고 만성 염증 및 기타 질병의 발병을 예방하는 데 도움을 주게 된다. 실제로 우리 몸의 면역계가 과도하게 반응하지 않도록 면역반응을 억제시켜 주는 적응면역계도 포함되어 있다. (조절 T 세포)

 

다행히도 우리 몸은 선천면역계와 적응면역계로 구성되어 있으며, 병원체에 반응하고, 또 과도한 면역반응이 일어나지 않도록 조절되기까지 하는 고도의 기술을 가지고 있다.

다음 장에서는 특정 병원체에 특이적으로 반응하는 적응면역이 무엇인지, 어떠한 세포들이 적응면역계에 포함되어 있는지 알아보도록 하자.