선천적 or 내재적 면역 이야기 final-선천적 면역의 마지막 이야기

안녕하세요?

잠시 일이 있어서 예전에 공부한 적이 있었는 면역학이지만, 다시 공부를 해보니 '면역학에는 면역이 안된다'라는 말을 실감하는 중입니다. 아무튼 본론으로 돌아가서 내재면역에 관한 것도 처음에는 대식세포(macrophage)의 활동만을 생각했으나, 여기에 얽혀있는 기작과 지식이 과거와는 많이 달라진 면도 있다는 생각이 듭니다. 그래서 자세히 들어가자면 끝도 없이 들어가겠지만, 언제까지 선천적 면역만을 포스팅 할 수는 없기에, 남은 부분은 간추려서 이번 포스팅에서 다루고자 합니다.

먼저 '체액성 면역반응'이라는 것에 대해서 언급을 해야만 하겠습니다. 간단하게 설명하자면, 각종 면역 세포들이 '감염'에 대항해서 '단백질 혹은 효소 등'을 분비하는데, 이게 '면역세포의 작용' 외에 인체의 체액에서 작용을 하는 것을 의미합니다. 이런 체액 속의 면역활동 중에서 혈장 속에서 '선천적 면역반응'에 의해서 농도가 증가하는 '급성기 단백질'이라고 하는 일련의 단백질이 있습니다.

이 급성기 단백질들은 우선 '펜트락신(pentraxin)', '콜렉틴(collectin)', '피콜린(ficolin)' 으로 크게 3가지로 나뉜다고 합니다. 먼저 위 그림에서 나와 있는 펜트락신에 대해서 이야기에 들어가 보겠습니다. 다섯개의 동일한 소 단위체로 구성이 되어 있으며, 대표적으로 'C-반응성 단백질(C-reactive protein, CRP)' 이 여기에 속한다고 합니다. 하는 일은 미생물의 표면에 붙어서 보체를 활성화 시키고, 예전 포스팅에서 언급한 대로 C3b가 병원체의 표면에 붙는 것을 '더 촉진'시킨다고 합니다. 

다음으로 언급할 것은 '콜렉틴(collectin)'으로 일종의 렉틴이라고 해서 당이라고 해야 할까요? 일반적으로 '당 단백질'에 대해서, 여기 붙어있는 당(sugar)이 있는데, 렉틴은 이 특정한 당에 특정한 결합력이 있는 단백질입니다. 일단 이 당(sugar) 혹은 carbohydrate등으로 다양한 이름으로 불리며, 반잭빌의 당화에 대해서는 아래의 링크로 가셔서, 제 블로그에 있는 다른 포스팅을 읽어 보실 것을 권합니다.

링크 : 단백질의 당화(protein glycosylation)

당연 인체에 들어온 침입자인 미생물도 자기만의 특징이 있는 당 단백질이 있는데, 이 '콜렉틴'에 속하는 단백질들이 미생물에 특이적인 '당'에 결합하면, 예전 포스팅에서 언급을 하였는 '보체의 활성화'경로 중에 2번째로 작용을 하는 '렉틴경로(lectin pathway)'에 관련이 되어 있다고 합니다. 다만 이 경로는 선천적 혹은 내재적 면역(innate immune)이 아니기 때문에, 이번 포스팅에서는 여기까지만 언급하겠습니다.

이 '피콜린(Ficolin)'역시 렉틴의 일종으로, 미생물의 표면에 있는 탄수화물- 일명 '당'을 인식할 수 있으나, 그 많은 당 구조 중에서 N-아세틸 글루코사민(N-acetyl glucosamine)을 인식한다고 합니다. 역시 식균작용을 도와주는 옵소닌 작용(opsonization)을 도와주고 있으며, 피콜린 역시 콜렉틴처럼 '렉틴 경로'를 통해서 보체를 활성화 시킨다고 합니다.

이런 급성기 단백질 외에 선천적 면역반응에서 중요하게 다루는 것이 '인터페론(interferone)'이라고 하는 일종의 '신호전달 단백질'로서 주로 병원체에 감염된 세포들이 분비하는 것으로 알려져 있습니다. 그 중에서도 중요하게 다루고 있는 것이 '타입I 인터페론(type I interferone)'이라고 합니다.

병원체, 특히 바이러스가 감연되었을 때, 감염된 세포는 위 그림에서 보이는 단백질인 인터페론을 분비해서 아직 감염되지 않은 주변 세포들에게 소위 '감염을 알린다'라고 해야 할까요? 일종의 경고신호를 보내게 됩니다. 책에서는 복잡하게 설명을 하였는데, 간단히 요약을 하자면, 인터페론이라는 '신호'를 받은 주변의 '아직 바이러스에 감염되지 않은 세포들'은 먼저 단백질의 합성 속도를 무척이나 느려지게 만듧니다.

그 이유는 간단합니다. 우선 바이러스가 숙주가 될 우리 몸의 세포 안으로 들어오게 되면, 자기에게 필요한 단백질을 합성해야 하는데, 이 단계에서 바이러스는 숙주가 된 세포 '속의 단백질 공장'을 이용하게 됩니다. 그런데 이 단계에서 부터 바이러스가 원할한 활동을 방해하기 위한 작업이 시작되는 것입니다. 또 다른 인터페론이라는 '신호'를 받자마자 건강한 세포는 유전자 정보를 잘라낼 준비를 시작하게 됩니다.

그 이유 역시 바이러스가 숙주가 되는 세포 안으로 들어오게 되면, 자기 스스로 유전자 정보를 복제하지 못하기 때문에 숙주인 세포를 이용해야 합니다. 그런데 이런 작용을 방해하기 위해서 세포는 바이러스의 유전정보가 복제되면 이를 제거하기 위한 준비에 들어간 다고 보시면 됩니다.

간단하게 설명하면, 바이러스가 우리 몸에 침입한 경우, 감염된 세포는 '위험신호'를 주변에 보내서, 바이러스가 더는 증식하지 못하는 환경을 조성하게 됩니다. 그런 환경을 조성하기 위한 방법으로는 첫번째로 '세포안'의 '단백질 생산 공장'이 '휴무'에 들어가고, 둘째로 바이러스가 복제한 유전자 정보를 조각조각 '잘라내서' 없애버릴 준비를 한다고 보시면 됩니다.

여기까지가 인체의 '체액'상에서 벌어지는 '면역세포 외'에 다른 '분비 물질'들의 작용을 열거한 것입니다. 

이제 마지막으로, 숙주에 들어오기 전에 어떻게 선천적인 면역반응계가 처리하는 지 보았는데, 문제는 숙주가 되는 세포 안으로 박테리아 등의 병원체가 들어갔을 경우 입니다. 이런 경우에는 '자연살해세포(Natural killer cell)'이라고 하는 NK cell에 의해서 감염이 된 세포를 죽이는 작업이 이루어 지게 됩니다. 이 과정은 아래의 그림과 같이 진행이 됩니다.

위 그림을 설명하자면, 인체에 있는 세포는 감염이 되면, 자기가 감염이 되었다고 펫말을 들게 됩니다. 이 경우 NK cell이 펫말을 인식해서 결합하게 되고, 그 결과 감염이 된 세포는 자기 스스로 세포 자살이라고 하는 apoptosis에 들어가게 됩니다. 

그림으로는 간단하게 묘사가 되었지만, 실제로는 상당히 목잡한 과정을 거쳐서 이와 같은 반응이 일어나게 됩니다. 크게 두가지 경로가 있는데, 하나는 '죽음 수용체 경로(Death receptor pathway)'라는 경로로, 간단하게 설명을 하자면, 감염된 세포는 감염이 되었다고 '표식'을 내보이는데(그림에는 펫말을 든 것으로 표현), 이 표식에 NK cell이 붙어서 '감염된 세포'안에 세포자살(apoptosis)을 유도합니다. 즉, 감염된 세포 스스로 '죽도록 하는 스위치'를 켠다고 보시면 됩니다.

두번째 경로는 '과립 의존성 세포 죽음 경로(granule-dependent pathway)'라는 것이 있습니다. 이 역시 간단하게 설명을 하자면, 아래의 그림과 같은 과정을 거치게 됩니다. 잠시 아랫쪽에 올려놓은 그림을 먼저 봐주셨으면 합니다.

위 그림에서 묘사된 것처럼, 감염된 세포에 구멍을 뚫어 주는데, '퍼포린(perforin)'이라는 단백질을 통해서 말 그대로 '구멍'을 뚫어주게 됩니다. 여기서 끝이 아니고, NK cell은 세포가 죽는 데 필요한 독소 역시 주입해서, 작정하고 NK cell이 감염된 세포를 죽이는 작업을 하게 됩니다.

이외에 그다지 자세하게 설명이 되지는 않았지만, 크기가 커서 대식세포가 먹을 수 없는 '기생충'에 대해서는 '호산구(eosinophils)'가 달라붙어서 기생충에게 유독한 독소를 보내 죽인다고 합니다. 다만 면역학 책에서 나와 있는 설명이 짧은 것으로 보아서, 아직까지 연구가 그다지 많이 되지는 않은 것으로 보입니다. 

이것으로 선천적 혹은 내재적 면역계 (innate immune system)에 대해서 전반적으로 살펴보는 것이 끝났습니다. 다음 포스팅에서는 '선천적 면역'과 '적응 면역'이 어떻게 연결이 되는 지를 포스팅 해 보겠습니다.