선천적 or 내재적 면역 이야기 part1 - 세균잡아 먹는 세포 이야기

안녕하세요?

이번 포스팅에서는 오랫만에 면역학을 공부해 볼겸 책을 펴 보았는데, 과거와는 다른 새로운 느낌이 들어서 공부를 한 김에 면역학에 대해서 포스팅을 시작하고자 마음먹고 그 첫 단추를 채웠습니다. 될 수 있으면 알기 쉽도록 풀이를 하면서 면역학의 이야기를 전개하려고 합니다만, 역시 문제는 어디 틀린 부분이 생기는 것입니다. 혹시 면역학에 대해서 자세히 알고 계시다면, 댓글로 주저없이 지적 부탁드립니다.

먼저 척추동물의 면역체계는 3가지 방어 시스템으로 구성되어 있다고 합니다. 여기서 제일 외곽에 있는 것이 물리적 방어체계 (Physical barrier)로 피부와 호흡기, 소화관, 생식기관의 안쪽 표면에 위치하는 점막 상피 등으로 이루어져 있고, 물리적으로 외부에서 병원체(pathogen)가 침투하는 것을 막아주고 있습니다. 

이제 제목에서 나와있는 선천적 면역계, 혹은 내재적 면역계(innate immune system)이 있습니다. 이 면역체계는 병원체가 물리적인 방어라인을 넘어서 체내에 들어오자 마자 신속하게 활성화 되어, 침입한 병원체를 신속하게 제거하는 역할을 수행하게 됩니다. 또한 그 아래에 있는 적응 면역계(adaptive immune system)을 가동시켜, 침투한 병원체의 특성을 감별해서 다시 침입했을 경우에 더 효과적으로 제거하기 위한 면역체계를 작동시킵니다. 

즉, 미생물-박테리아나 바이러스 등등이 우리의 몸에 침입했을 경우 제일먼저 내재적 or 선천적 면역계가 가장 먼저 달려가서 없애버립니다. 그러면서 우리가 이걸로 끝이 나는 것이 아니라 적응 면역계를 가동시켜서 차후에 재차 미생물이 침입할 경우 이전보다 더 효과적으로 제거하기 위한 길도  열어준다는 것입니다. 

위 도표에서 알 수 있듯이 내재적 면역체계만 있어도 어느정도 몸속에 침입한 병원체를 처리할 수는 있지만, 그 효율성에 한계가 있습니다. 그래서 적응면역과는 '상호 보완적'관계를 유지합니다. 위 도표에서 알수 있듯이 병원체인 미생물이 우리 몸에 들어왔을 때, 내제멱역이 재빨리 작동해서 해치우려하는데, 성공하면 우리몸은 아픈줄도 모르고 감염이 끝나 버리게 됩니다. 

하지만 그렇지 못하고 선천적 면역반응이 더 이상 감염물질이 확산되지 않도록 막으면서, 적응면역이 활성화 되는 시간을 벌어주게 됩니다. 이후 활성화된 적응 면역계가 특정 감염물질에 대해 좀 더 선택적으로 특이적인 면역반응을 일으키고, 면역세포를 증식시켜서 감염에 대항하게 됩니다.

면역학 서적마다 다르게 설명을 하고 있기는 합니마다만, 제 경우에는 먼저 '대식세포(macrophage)'에 대해서 설명에 들어가도록 하겠습니다. 가장 먼저 대식세포가 해야하는 일은 어느 것이 우리 몸의 일부이며, 어느 것이 외부에서 들어온 침입자인지 알아보는 작업입니다. 

이렇게 구별하는 작업을 수행해 주는 것이 '패턴 인식 수용체(PRRs)'라는 것이 있는데, 이 PRRs는 구조적 특이성에 따라 아래의 도표처럼 5가지 그룹으로 구분되어 있다고 합니다.

위에서 소기된 패턴인식 수용체(PRRs)가 병원체(pathogen)에 결합하면, 휴식상태라고 해야 할까요? 비활성화 되어 있는 면역세포들이 활성화가 되는데, 여기서 면역학의 책에서는 호산구(eosinophil)와 호중구(neutrophil) 등에 대해서 장황하고 복잡하게 설명을 합니다. 그래서 조금은 옆길로 새어 나가는 감이 있지만, 먼저 면역에 관계된 세포들에 대해서 간략하게 나마 '가계도'를 살펴 보겠습니다.

여기서 소개를 하는 소위 '조혈모세포(pluripotent hematopoietic stem cell)'에서 나온 세포의 기능을 모두 소개하기에는 그 내용이 너무 방대합니다. 하지만 내재면역에 관계되는 세포로는 대식세포와 호중구가 있으며, 이 두종류의 세포는 현미경으로 관찰해 보았을 때 구조적으로는 다르지만, 둘다 공통적으로 1차적인 물리적 방어선을 뚫고 침입해온 미생물과 같은 병원체를 PRRs를 이용해서 인식하고, 소위 '잡아먹기'를 시도하게 됩니다.

당연하지만 대식세포나 호중구가 잡아먹는 다고 미생물이 바로 죽지는 않습니다. 그래서 먼저 먹기위한 공간인 '식포'를 형성한 다음에, 먼저 세포의 대사과정에서 나오는 '활성 산소 매개체(reactive oxygen intermediates)'라고 해서 반응성이 매우 강해 닿는 물질은 모두 산화시키는 성질이 있는 물질을 먼저 '식포'로 보내서 미생물을 죽이는 작업을 시작합니다.

이외에 활성 질소 매개물(NO')과 같이 산소가 아닌 대사 산물을 이용하거나, 아예 미생물을 죽이기 위한 용도로 만들어진 단백질인 디펜신(defensin)과 같은 '항균물질'을 대량으로 보내는 과정을 거치게 됩니다. 여기까지만 들으면 내제면역 혹은 선천적 면역반응의 전부인 것처럼 들리겠지만, 실은 여기서 나온 작용을 더욱 보강해 주는 보체(complement)가 작용하는 것이 있다고 합니다.

보체에 대해서도 설명을 해야만 하지만, 너무 내용이 길어지기에 여기까지 끊도록 하고, 다음 포스팅에서 보체가 작용하는 것에 대해서 다루도록 하겠습니다.