면역 과정(Immune system) Part 1. 선천성 면역(비특이적 면역)
안녕하세요. 텔로머라제의 모든 것을 알려드리는 텔로머라제 홍보대사입니다.
텔로미어란?
염색체 끝 부분에 붙어있는 반복 염기서열로,
염색체의 손상을 막아주는 역할을 함
텔로머라제란?
텔로미어가 손상되면 복구, 생성해주는 효소
노화를 방지하는 효소
이번 포스트를 시작으로 총 3개 포스트에 걸쳐 면역반응에 대해 설명드리겠습니다. 이번 포스트에서는 면역과정 Part 1. 선천적 면역(비특이적 면역)에 대해 알려드리겠습니다. 면역과정은 우리 몸을 외부 물질, 즉 병원체로부터 보호하는 역할을 하는데요. 병원체는 바이러스, 박테리아, 곰팡이 등등 매우 다양합니다.
이 블로그에서 중점적으로 다루는 텔로머라제(Telomerase) 역시 면역반응에 관여 한다는 다양한 연구 자료들이 있습니다. 이 연구 자료는 '관련 논문 카테고리'에 포스트 할 예정이니, 한번 보시는 것을 추천드립니다.
● 물리적 장벽(External Barricades)
선천성 면역은 우리 몸이 위험 물질에 노출이 되면 바로 면역 반응을 일으키는 시스템입니다. 이는 보통 비특이적으로 병원체에 반응하는데요. 그래서 선천성 면역을 비특이적 면역이라고도 합니다.
선천성 면역은 물리적 장벽과 체 내에서 일어나는 면역반응으로 우리 몸을 보호합니다.
물리적 장벽은 성의 요새 벽처럼, 온갖 종류의 해로운 미생물들이 우리 몸에 들어가지 못하게 막습니다. 위 그림과 같이 우리의 피부는 표피와 진피로 나눌 수 있는데요. 외부 환경과 맞닿아있는 표피는 두껍게 각질화되어 병원체가 침입하기 어려운 방어벽을 형성합니다.
피부 뿐 아니라 우리의 점막(mucuous membrane) 역시 방어벽 역할을 하는데요. 점막은 호홉계, 소화계, 비뇨기, 생식계 등 다양한 기관의 표피를 감쌉니다. 이를 통해 외부 병원체가 쉽게 몸 속에 들어오지 못하게 하는 것 이죠.
우리가 점심으로 의심스러운 음식을 먹었어도, 우리의 '위'는 산성으로 채워져 있어 병원균을 없애줍니다. 또 친구가 기침을 했어도, 폐 속에 바이러스가 들어오기 전에 우리의 코 속에서 바이러스를 끈끈한 점액으로 가둬줍니다.
또한, 우리의 침, 눈물, 피부 등에 있는 디펜신(Defencin)이라 불리는 효소가 박테리아나 곰팡이와 싸우는 역할을 해줍니다.
이런 물리적 장벽이 있음에도 병원체는 우리 몸 속에 들어올 수 있는데요. 이를 보완하기 위해 신체 내부에서 화학적으로 병원체를 사멸합니다. 이제부터는 체 내에서 일어나는 화학 방어에 대해 알아보겠습니다.
● Internal innate defense(체 내에서의 선천적 면역 반응)
체 내에서의 선천적 면역반응은 위 그림에서 볼 수 있듯이 발열, 화학 신호 전달, 염증 반응 등 이 있습니다. 이는 병원체를 식별하고 공격하는 것을 시작하는 단계입니다.
이 상황 속 첫번째 방어작용은 포식세포(phagocyte)입니다. 포식세포는 말 그대로 들어온 병원체를 먹는 세포인데요. 여러 종류의 포식세포가 있지만, 여기서는 2 가지 포식세포를 설명드리겠습니다.
우선, Neutrophil(호중성 백혈구, 호중구) 입니다. 이는 백혈구에서 가장 많은 유형의 면역세포 인데요. 병원체가 들어오면 병원체를 삼키고 자폭하는 특성을 갖습니다. 자폭 뒤의 잔해가 남는데, 이것이 고름이 되는 것이죠.
두 번째는 macrophage(대식세포) 입니다. 대식세포는 호중구와 달리 자폭을 하지 않고 계속해서 병원체를 먹어 치우는 특성을 갖습니다. 대식세포에는 계속해서 움직이는 free macrophage와 고정되서 주변의 병원체를 먹어치우는 fixed macrophage가 있습니다.
대식세포는 위 그림에서 볼 수 있듯이, 세포질을 확장해 주변의 병원체를 삼키고, 그 잔해는 뱉어냅니다. 이 외에도 Natural killer cell(NK cell)이 있습니다. 이 세포는 피와 림프를 정찰하며 비정상적인 세포를 찾아다닙니다. 그리고 바이러스나 암에 걸린 세포를 발견하면 세포를 죽입니다.
건강한 세포는 세포 표면에 MHC 1(Major histocompatibility complex 1)이라 불리는 단백질을 붙히고 있습니다. 하지만 세포가 병원체에 감염되면 MHC 1 단백질을 생성못하고 세포 표면에서 떨어지는데, 이 MHC 1 단백질이 세포 표면에 없는 것을 NK 세포가 찾아내는 것 이죠.
이런 세포를 찾아낸 NK cell은 대식세포처럼 세포를 삼키지 않고, 세포의 자연사(apoptosis)를 유발하는데요. 세포를 포크처럼 찍어 apoptosis를 유발하는 효소를 주입해 감염된 세포를 사멸시키는 것이죠.
● 염증반응 (Inflammatory response)
우리 몸은 병원체의 확산을 최대한 빨리 막고, 위의 면역반응을 촉진하기 위해 염증반응을 일으킵니다. 염증반응은 내부 화재 경보라고 생각하면 쉽습니다. 신호를 보내기 위해 사이렌 대신 화학물질을 사용하고, 연기와 불을 대신해 발적(redness), 붓기(swelling), 열(heat), 통증(pain)을 유발합니다.
비만세포(mast cell)에서 분비하는 히스타민(histamine)은 상처부위에 혈관을 확장해 발적과 열을 유발합니다. 이것은 안좋은 증상처럼 보이지만, 실제로는 우리 몸이 회복되고 있는 신호입니다. 예를 들어 체 내 온도가 높아지면, 세포의 신진대사 속도가 높아져 스스로 회복하는 능력이 향상됩니다.
히스타민과 다른 염증성 화학 물질들은 혈관의 투과성을 증가시켜 많은 단백질들이 모세혈관에서 많이 방출될 수 있게 합니다. 이는 붓기를 유발하는데요. 이 역시 몸이 회복되고 있다는 신호입니다. 왜냐하면 모세혈관에서 방출된 단백질들은 혈액을 응고시키고 딱지를 형성해 병원체들을 사멸하기 때문입니다.
또한 넓어진 혈관으로 많은 포식세포(phagocyte)가 모여, 죽은 세포의 시체를 청소하는 동시에 병원균을 파괴합니다. 이 모든 과정동안 호중구(neutrophil) 역시 관여합니다.
호중구(neutrophil)는 골수(bone marrow)에서 만들어지고 혈액으로 방출됩니다. 상처부위로 호중구를 끌어당기기 위해, 모세혈관은 화학물질을 방출합니다. 그리고 호중구가 상처부위에 도착하면, 모세혈관 벽에 달라붙어 혈관 벽을 뚫고 들어갑니다.
상처부위에서는 호중구와 대식세포(단핵구에서 진화)가 병원체들과 싸우는 것이죠. 외부 병원체가 너무 많아 호중구와 대식세포가 처리하지 못할 것 같을 때는 시상하부를 자극해 발열 화학물질 방출을 유발합니다. 이로 인해 체내 온도가 올라가 세포의 신진대사를 높이고, 이를 통해 회복능력을 높이는 것 이죠.
● 마무리
이번 포스트에서는 선천성 면역과정에 대해 배웠는데요. 선천성 면역으로는 외부 병원균을 완전히 사멸시킬 수 없습니다. 이후 특이적 면역과정(후천성 면역과정)에 대해서도 포스트 올릴 것이니 블로그에 자주 들려주시길 바랍니다.
이 블로그에서 중점적으로 다루는 텔로머라제(Telomerase)는 텔로미어(Telomere)의 길이를 유지, 연장시켜주는 효소인데요. 세포가 분열할 때마다 텔로미어의 길이가 짧아지고, 더 이상 분열할 수 없을 정도로 짧아지면 세포 노화가 시작됩니다.
텔로머라제는 이를 방지해 세포 노화를 억제하는 것이죠. 최근 논문들에서는 텔로머라제가 텔로미어 길이 연장 뿐 아니라 다양한 면역 반응에도 관여한다고 하는데요.
텔로머라제에 대한 자세한 내용은 '관련 논문 카테고리'에 올릴 예정이니, 한 번 보시길 바랍니다.
글 마지막 부분에 전체 영상 보실 수 있게 링크 걸어두었으니 더 관심있으시면 한번 보시는 것을 추천드립니다.
※동영상 출처
채널명: CrashCourse
동영상제목: 면역 시스템, 1부 : 충돌코스 A & P #45
