적응 면역 이야기 part2-항체의 생성 이야기

안녕하세요?

이번 포스팅에서 지난번에 약속드린 것과 같이 병원체인 미생물에 항체(antibody)가 붙는 것이 어떻게 식세포(대식세포와 같은 세포)의 활동을 돕는지에 대해서 먼저 다루어 보고, 그 다음에는 항체의 생성에 대해서 다루어 보도록 하겠습니다. 먼저 지난번 포스팅에서 언급했다 시피, 패턴인식수용체(PRRs)라는 것이 있어서, 이 수용체가 미생물을 인식하면 대식세포(macrophage)와 같은 식세포가 미생물을 먹어 버립니다.

링크 : 선천적 or 내재적 면역 이야기 part1-세균잡아 먹는 세포 이야기

그런데 이 PRRs만 가지고서는 충분히 미생물을 대식세포와 같은 식세포가 인식할 수 없는 것이, 미생물도 인체의 면역 작용을 피하기 위해서 PRRs를 교란시키는 가지가지 수법을 동원하게 됩니다. 거기다가 PRRs가 인식할 수 있는 범위는 '제한'되어 있기 때문에 하는 수 없이 다양한 미생물의 패턴을 잡아 들일 수는 없습니다. 그래서 아래의 그림과 같이 항체의 도움이 필요합니다.

위 그림에서 묘사가 된 것처럼, 먼저 미생물의 표면에 있는 항원(antigen)에 항체(antibody)가 달라 붙습니다. 여기서는 지난번 포스팅처럼 C1복합체(C1 complex)가 오는 것이 아니라, Fc수용체(FcRs) 라는 것이 항체를 인식하고 결합을 한다는 차이가 있습니다. 대식세포와 같은 식세포의 표면에 있는 FcR이 항체와 결합을 하게 되면, 이 상태에서 기존의 PRRs로 인식할 수 없었던 미생물을 인식해서 세균을 잡아먹는 식균작용이 가능해 집니다.

면역학 책에서의 일련의 항체와 식세포의 대한 설명은 여기까지 였기에, 이제 부터는 '항체의 형성'에 촛점을 맞추어서 포스팅을 진행시키도록 하겠습니다. 우선은 항체가 림프구(lymphocyte)에 의해서 만들어 진다는 사실을 언급하면서 시작을 하고 있습니다. 림프구들은 '무과립성 백혈구(agranulocyte)'의 일종으로 'T 림프구 (T cell)'와 'B 림프구 (B cell)' 두가지 중요한 종류로 이루어져 있습니다.

위 사진은 두 각각 T cell과 B cell을 나타낸 것입니다. 일단 T 림프구는 '흉선'에서 분비되기에 T cell이라 이름이 지어졌으며 다양한 기능을 수행하지만, 항체를 만드는 것은 골수에서 생성이 되는 B cell이 '유일'하다고 합니다. 각각의 B cell은 한개의 항원에 반응하는 항체를 만들도록 되어 있고, 만약 항원에 일치하는 B 세포가 있으면, 휴면 상태에 있던 B cell은 활성화가 되고, 항체를 분비하는 '형질세포'로 발달하게 됩니다.

비록 그림에서는 B cell이나 T cell이나 같은 '항체같은 것'으로 표시를 했으나, 실제로는 B cell과 T cell에 있는 항원 수용체는 각각 'BCR'과 'TCR'로 다릅니다. 이 수용체가 어째서 다양하게 있는지 의문이 드실 것인데, 아래의 그림을 먼저 보여 드리면서 설명을 드리겠습니다.

복잡하게 설명을 하자면 한도 끝도 없이 복잡하지만, 간략하게 설명을 하자면, B cell과 T cell이라는 림프구의 세포 안에서는 VDJ recombination이라고 하는 '유전자 재조합 과정'이 일어나게 됩니다. 일반적으로 유전 정보를 담고 있는 DNA서열은 바뀌지 않지만, 림프구의 '항원 수용체를 담당하는 DNA 염기 서열'은 수시로 바뀔 수 있다고 보시면 됩니다. 즉, 1개의 림프구에 1개의 항원을 인식할 수 밖에 없지만, 항원을 감지하는 '항원 수용체의 유전자'를 '무수히 많은' 경우의 수를 가지고 변형한다고 보시면 됩니다.

이쯤에서 무슨 말이지 헷갈릴 수도 있으실 텐데요, 일단 B cell이니 T cell이니 하는 것은 처음부터 있는 것이 아니라, 조혈 모세포(pluripotent hematopoietic stem cell)에서 '분화-같은 것이 아닌, 성질이 다른 세포로 변신'되어 나오는 림프계 전구체(lymphoid progenitor)라는 세포가 만드는 것입니다. 즉, B cell과 T cell이 제품이라면, 얘네를 만드는 대장간 같은 공방이 있는 것입니다.

절대로 '공장'이라는 표현을 쓰지 않은 이유는,생산된 B cell과 T cell이 각각 다르기 때문입니다. 즉, 만들어 지는 단계에서 부터 VDJ recombination이라는 현상이 벌어져서 림프구마다 '일부' DNA 서열이 '다르다'는 것입니다. 당연 엉뚱한 곳이 다른 것이 아니라 '항원 수용체'를 만드는 데 필요한 DNA서열이, B cell/T cell마다 각각 다르다고 보시면 됩니다. 이런 이유로 림프구를 만들어 내는 '림프계 전구체'는 '공장'이 아니라 '공방'이라고 보는 것이 더 정확해 보입니다.

그럼 이제 각각의 T cell과 B cell은 '반응하는 항원'도 다르고, 평상시에는 '비활성'상태로 있는데, 활성화가 되면 어덯게 되는지 궁금하시리라 생각이 됩니다. 앞서 설명한 항원에 반응하는지 살펴보는 것을 '클론 선택(clonal selection)'이라고 하면, 선택된 B cell이나 T cell이 증식하는데, 이를 '클론 팽창(clonal expansion)'이라고 합니다.

일단 항체의 생산을 알아보기 위해서 먼저 B cell의 경우만을 묘사했습니다. 먼저 비활성화 되어 있는 B cell이 항원과 결합해서 활성화가 되면, 결합이 되었는 B cell만 증식을 해서 숫자가 불어나게 됩니다. 그리고 나서 증식이 된 B cell들은 곧이어서 형질세포(plasma cell) 이라고 해서 항체인 antibody를 분비해서 체액으로 흘려 보내게 됩니다.

위 사진은 plasma cell로도 불리며, 항체를 생산해서 분비를 하는 '형질세포'의 사진입니다. 이렇게 해서 사람이 감염에 대항하기 위한 항체가 생성되기 시작하는데, 이 과정에 걸리는 시간이 대게 수일이 지난다고 합니다. 즉, 항원에 먼저 노출이 되고 나서 새로이 생성되는 항체가 있으며, 혈청 상에서 감지가 될 때까지는 수일이 걸리는데, 이런 이유 때문에 획득(적응)면역 반응이라고 일컫는 것입니다.

다음 포스팅에서는 림프구의 또 다른 세포인 T cell에 대해서 다루도록 하겠습니다. T cell이라고 표시는 했지만, 어쩌면 분화가 되어서 다양한 종류의 T cell이 있는 것으로 보아, T cell의 역할이 상당히 많을 것으로 예상이 됩니다. 그럼 이만 포스팅을 줄이도록 하겠습니다. 긴글 읽어 주셔서 감사합니다.