'한번 걸리면 두번은 잘 걸리지 않는다'_면역학2

 

면역 반응의 종류

면역(immunity)은 면역시스템이 전제된 생물이 감염이나 질병으로부터 대항하여 병원균을 죽이거나 무력화하는 작용이나 그 상태를 말한다. 유해한 미생물의 침입을 방어하는 작용을 한다. 태어날 때부터 가지고 있는 선천면역과 감염이나 예방접종 등을 통해 얻는 후천면역이 있다. 두 면역계가 상호 협력하여 전체적인 면역반응을 이루어낸다.

 

면역계는 선천적 혹은 후천적인 요소로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 포유류의 선천적 면역은 이물질을 인식하고 반응 하도록 프로그램된 원시 골수 세포로 구성된다. 적응 시스템은 림프구로 구성되는데, 이는 자기 자신을 인식하고 반응 하도록 프로그램 되어 있다. 이상이 발생한 세포와 그렇지 않은 세포를 구분하여 표적이 된 세포에만 반응하는 것이다. 이물질에 대한 반응은 염증이라고 하고 자기 자신에 대한 비 반응은 면역이라고 할 수 있다. 따라서 "건강"이라는 것은 면역계의 두 구성 요소가 인체안에서 자기 자신은 보호하면서 이물질로 구분된 물질에 대해서는 염증과 면역반응을 일으켜 제거하는 역동적인 상태라고 할 수 있다. 같은 논리로 "질병"이란 이물질이 제거되지 않거나 이물질이 아니라 자신에 대해 면역계가 작동하는 상태가 된다.

 

자연면역이라고도 하는 선천면역은 유기체 구성, 즉 외부 자극이나 기존 감염없이 유전자 구성으로 인해 존재하며 두 가지로 나눌 수 있다. 1. 비특이적 선청성 면역, 일반적으로 모든 감염에 대한 내성을 말한다. 2. 특정 선천성 면역, 특정종류의 미생물에 대한 내성이다. 따라서 일부 종족, 특성 개인 또는 농업 종은 특정 전염병에 걸리지 않을 수 있다.

 

후천면역은 질병 유발원과 우연한 접촉을 통해 '자연적으로 획득한' 면역이 인체에 어떻게 형성되는 방식에 따라 세분화되거나, 백신 접종처럼 의도적인 활동에 따라 전개되는 '인공적으로 획득 한 면역'으로 분류된다. 더 나아가 자연적 또는 인공적으로 획득한 면역은 숙주가 능동면역, 즉 항원에 의해 면역을 형성하고 또한 장기 내지 평생 지속되는지 여부에 따라 더 세분화 할 수 있다. 수동 면역은 면역 숙주로부터 항체 또는 활성화된 T-세포의 전달을 통해 획득하게 되고, 수명이 짧으며 대개 몇 개월 정도 지속된다. 

 

 

 

 

선천 면역(innate immunity)

선천 면역은 물리적 방어벽, 생리학적 방어벽, 포식작용, 염증 이 네 가지의 방어벽으로 구성되었다고 볼 수 있다.

 

물리적 방어벽

표피층은 감염원이 통과할 수 없는 물리적 장벽이며, 외부 항원 방어막의 최전선이다. 피부 표피층의 탈락 역시 피부 표면에 달라붙어 있는 세균을 비롯한 감염원들을 제거해주며, 소화기와 호흡기에서의 연동운동과 섬모운동 역시 감염원을 제거하는 역할을 한다. 그 밖에도 점액은 감염원을 잡으려, 장 내에 서식하는 세균도 다른 유해한 세균들이 서식하지 못하도록 독성 물질을 내뿜는다. 눈물과 같은 타액은 각각 눈과 입의 감염을 막는데 도움을 준다.

 

 

 

생리학적 방어벽

선천면역에 기여하는 생리학적 장벽은 온도, pH, 그리고 여러 용질과 세포와 연관된 분자들로 구성된다. 많은 종들은 그들의 정상 체온이 병원체의 증식을 억제하기 때문에 쉽게 질병에 걸리지 않는다. 예를 들어 닭은 높은 체온의 세균의 증식을 저해하기 때문에 탄저병에 대해서 선천 면역을 가지고 있다. 이와 유사하게 낮은 pH의 환경에서 살아남을 수 있는 미생물은 극소수이므로 위산도 생리학적인 선척 면역으로 작용한다. 단 신생아는 어른에 비해 위의 산도가 낮기 때문에 쉽게 질병에 노출된다. 점액 분비물과 눈물 속에서 발견되는 가수분해 효소인 리소자임은 세균이 세포벽의 펩틷글리칸 층을 부술 수 있다. 이는 특히 세포벽의 약 80~90%가 펨티도르리칸인 그람 양성균의 침입을 막는데 용이하다고 볼 수 있다. 

 

선천면역에 포함되는 많은 분자들은 주어진 클래스의 분자들을 인식할 수 있는 패턴인식의 성질을 가진다. 일부 분자들은 병원성 미생물에만 특징적이고 다세포 생물에는 결코 발견되지 않기 때문에, 그러한 분자들이 표현되는 외래 침입자를 즉시 인식하고 싸울 수 있는 능력은 선천면역의 강력한 무기이다. 패턴인식 능려을 가지는 분자는 앞에서 언급한 라이소자임과 보체와 같으느 가용성 단백질일 수 있고, 또는 세포 관력 수용체들일 수 있다. TOLL유사 수용체들의 클래스 가운데 TLR4는 그람 음성균에서 발견되는 당지질을 인식한다. 그람 음성균에 의한 국소적인 감염으로 TLR에 LPS가 노출될 때, 이는 침입한 세균을 격퇴하는 결과를 가져온다.

 

포식작용

선천면역의 또 다른 중요 방어기작은 포식작용(Phagocytosis)으로 세포가 입자형태의 병우너체를 섭취하는 것이다. 포식 작용은 세포내 이입의 일종으로 일반적인 의미는 외부환경으로부터 세포가 물질을 섭취하는 것을 말한다. 포식 작용에서 세포의 원형질막은 포식소페라고 불리는 커다란 소포를 형성하기 위해 병원성 미생물과 같은 입자형태의 물질을 둘러싸기 위해 확장된다. 대부분의 포식 작용은 혈액의 단구세포, 중성구, 대식세포 등과 같은 특별한 세포에 의해 이루어진다. 대부분 종류의 세포들은 세포외부의 물질을 세포외부의 물질을 세포표면의 특이적인 수용체에 결합시킨 후 세포 내부로 이입시키는 수용체 매개 세포내 이입과 배지로부터 액상물질을 섭취하는 과정인 음세포 작용과 같은 다른 형태의 식세포 작용을 살 수 있는 능력이 있다.

 

염증반응

염증은 감염이나 자극에 대해서 면역 체계에서 가장 처음 보이는 반응이다. 염증은 손상된 세포에서 방출되는 화학물질에 의해 생겨나며, 감염이 더이상 퍼지지 않도록 물리적 장벽을 만들고 손상된 조직이 빨리 치유될 수 있도록 도와준다. 염증이 진행되는 동안 만들어진 화학물질 (히스타민, 브래디키닌, 세로토닌, 류코트리엔, 프로스타글란딘)은 통각 수용체를 민감하게 만들어 감염된 지역의 혈관이 확장되게 만들고 식세포(특히 호중구)를 끌어모은다. 그러면 호중구는 다른 백혈구와 림프구를 끌어모은다.

 

• 발적(붉게 변하는 것)
• 열
• 부어오름
• 통증
• 기능장애

 

후천면역(acquired immunity)

후천면역은 특정 병원체에 대해 초기 반응 후 면역 방법에 대한 대응 조직을 생성하고, 면역 물질을 만들어서 지속적인 반응과 모니터링을 통해서 대응 프로세스를 확립시킨다. 이 면역과정은 예방접종의 기본 반응고 동일하다. 선척면역고 동일하게, 후천면역은 면역시 발생한 체액과 세포 매개 면역 성분을 모두 포함한다.

 

선천면역과는 다르게, 후천면역은 특정 병원체에 특정한다. 후천면역은 장기적인 보호 기능을 제공한다. 홍역에서 회복되어 후천면역을 가진 사람은 일반적으로 홍역으로부터 평생면역을 갖는다. 하지만, 모든 병이 다 올바르게 후천면역을 갖게 되는 것은 아니다. 수두의 경우 후천면역 시스템은 침입한 수두 병원균과 그 병원균이 생성하는 독성 물질을 파괴한다. 하지만 후천면역은 유해한 물질을 완벽하게 구별해 낼 수 없다. 그래서 수두에 후천면역이 생긴 사람은 다른 물질에 알레르기 등이 생길 수 있다.

 

후천면역 시스템에서 한번 면역에 성공하면 보통 일생동안 해당 면역 체계를 달서할 수 있다. 면역 시스템이 항원에 특정한 수용체를 만들 수 있다는 것은 일생 동안 해당 면역을 처리할 수 있게 몸의 면역이 변경된 것이고, 이것을 "적응성"이라고 한다. 이런 작용은 적은 수의 유전자가 방대한 수의 상이한 항원 수용체를 생서할 수 있게 한다. 세포의 분열과 생식 상에서 발생하는 유전자 재배열은 각 세포의 DNA에 돌이킬 수 없는 변화를 가져올 수 있다. 따라서 면역 세포인 B세포와 T세포는 동일한 수용체 제작 유전자를 상속 받는데, 이것이 지속적이 면역이 일어나는 과정의 핵심이다.

 

수동면역

수동면역은 한 개체에서 다른 개체로 이미 형성된 항체를 띄고 능동 면역이 전이되는 것이다. 태반을 통해서 어머니의 항체가 태아에게 전달될 때 수동 면역은 자연적으로 일어날 수 있다. 또한 병원체나 독소에 특화된 인간의 항체가 면역을 가지지 않은 개체에게 전달될 때 인공적으로 유발될 수 있다. 수동 접종은 감염의 위험이 높거나 또는 신체가 면역 반응을 발달시키거나 진행되고 있는 질병의 증상을 완화시킬 시간이 부족할 때 이용한다. 수동 면역은 즉각적인 효과를 제공하지만, 신체는 항원을 기억하지 못하므로 환자는 이후에도 동인한 병원체에 의해 감염될 위험이 있다.

 

능동면역

병원체에 의해 보조 T세포가 활성화되고 보조 T세포가  B세포와 T세포를 분열 하라고 자극을 주고 활성화되면 기억 B세포와 기억 T세포가 발달하고 1차 면역 반응이 일어난다. 동물의 일생 동안 이러한 기억 세포는 각각의 병원체를 기억할 것이며, 그 병원체가 다시 감지되면 강력한 2차 반응을 활성화 시킨다. 신체의 면역 시스템은 미래의 감염에 대비하므로 이런 면역의 형태는 능동적이며 후천적이다.

 

후천 면역의 주요기능

• 항원 검사 과정 동안 원래 존재했던 정상 세포인지 침투한 항원인지를 검사
• 특정 병원체 또는 병원체가 감염시킨 세포를 최대한 제거하도록 맞춤화 된 반응을 생성
• B세포와 T세포에 면역물질 생성을 기억시켜 면역 기억능력 생성
• 인간의 경우 적응 면역계가 유의미한 반응을 보이는데 약 4~7일정도 걸림

 

선천면역과 후천면역의 상호 협동

후천면역계과 선천면역계는 서로 독립적으로 작용하지 않는다. 그들은 협력적인 체계로 작용하여, 각 부분이 각각 독립적으로 만들어 낼 수 있는 것보다 훨씬 더 효율적인 통합된 반응을 만들어 낸다. 어떤 면역 구성원들은 면역계의 양쪽 유형 모두에서 중요한 역할을 한다.

 

협동의 예시로 대식세포들과 미생물들의 접촉하는 경우에 일어나는 반응을 들 수 있다. 대식세포 표면의 수용체들과 미생물들의 구성성분 사이의 상호작용에 의해 후천 면역반응을 일으키는 가용성 단백질들이 생성되어, 병원체들의 제거에 후천 면역계의 참여가 촉진된다. 자극된 대식세포들은 또한 특정 세포내 병원체들에 대항하는 후천 면역반응을 지시할 수 있는 사이토카인을 분비한다.

 

후천 면역계 또한 선천 면역반응 효과를 일으키고 증가시키는 신호들과 물질들을 생성한다. 특정 T세포들은 특정항원과 접촉했을 때, 대식세포들이 섭취한 미생물을 죽이는 능력을 높이는 사이토카인을 합성하고 분비한다. 또한 침입자에 대항하여 생성된 항체들은 병원체에 결합하여 병원체가 보체 공격의 표적이 되게 하며, 보체 공격의 강력한 활성인자로 작용한다.

 

이처럼 서로 중복되는 역할들을 통해 두 면역계는 감염에 대해서 효율적인 방어장벽을 형성한다.