11. 면역(immunity): 우리 몸을 지키는 방어기전

면역이란 무엇인가?

오늘은 면역에 대해서 알아보려고 합니다. ‘면역(immunity)’이란 감염성질병으로부터의 보호를 의미합니다. 면역에 관여하는 세포와 분자들이 면역계를 구성하는데, 외부 물질의 침입에 대한 이들의 집합적이고 협동적인 반응을 면역반응이라고 부릅니다. 면역계는 감염성 미생물에 대한 방어이지만, 비감염성 외래 물질도 면역반응을 유발할 수 있습니다. 또한, 감염으로부터 정상적으로 우리 몸을 보호하고 외래 물질을 제거하는 기전은 어떤 상황에서는 그 자체로 조직의 상해와 질병을 야기할 수 있습니다.
 

선천면역과 적응면역

미생물에 대한 방어는 초기의 선천 면역반응과 후기의 적응면역반응에 의해 매개됩니다. 선천면역은 감염 이전에 존재하는 세포성 및 생화학적 방어기전으로 구성되며 감염에 빠르게 반응을 나타냅니다. 이러한 기전은 비감염성 물질이 아닌 미생물에 대해서만 반응하며, 반복된 감염원에 대해서도 기본적으로 동일한 방식으로 반응을 나타냅니다. 선천면역의 필수적인 성분은 상피와 상피 표면에서 분비되는 항 미생물 물질과 같은 1) 물리적 및 화학적 장벽, 2) 포식세포와 자연살해 세포, 3) 보체계의 구성성분과 염증반응의 기타 매개자들을 포함하는 혈액 단백질, 그리고 4) 선천면역에 관여하는 세포들의 여러 활성을 조절하고 조화시키는 사이토카인이라고 불리는 단백질 등이 포함됩니다. 물리적 장벽은 주로 표피층이라고 할 수 있습니다. 이런 표피층은 외부 항원 방어막의 최전선입니다. 표피층이 탈락하는 것 또한 피부 표면에 붙어있는 감염원들을 제거해 주는 역할을 하며, 소화기, 호흡기 등에서의 섬모들도 감염원을 제거해 줍니다. 생물들 각각의 정상 체온이 병원체의 증식을 억제해 줍니다. 또한 위(stomach)의 낮은 pH에서 살아남을 수 있는 미생물이 극소수이기 때문에 이 또한 감염원에 대한 방어벽이라고 할 수 있습니다. 점액 분비물과 눈물에서 발견되는 가수분해 효소를 세균의 세포벽을 분해하여 세균의 침입을 막을 수 있습니다. 보체 계가 활성화되면 균의 세포막 손상을 일으켜 병원균을 파괴하기 쉬운 상태로 만들어 줍니다. 다세포 생물에는 발견되지 않고, 병원성 미생물에만 존재하는 분자의 패턴을 인식하는 분자들이 존재합니다. 대표적으로 Toll유사수용체(toll like receptor, TLR)가 있습니다. TLR의 여러 종류 중 TLR4는 그람 음성균의 당지질인 LPS를 인식하여 면역반응을 일으킵니다. 하지만 이러한 선천면역의 기전은 관련 미생물들의 공통적인 구조에 의해 자극되는 것으로, 외래 물질 간의 미세한 차이를 구별하지는 못합니다. 선천면역은 미생물에 대한 방어의 제 일선을 담당합니다. 선천면역에 비해, 감염성 인자에 노출됨으로써 자극되며 특정 미생물의 계속된 노출과 함께 그 강도 및 방어 능력이 증가되는 면역반응이 있습니다. 이 형태의 면역은 감염에 대한 반응으로 발달하며 감염에 적응적이므로 이를 적응면역이라고 부릅니다. 적응면역을 정의할 수 있는 특성은 각기 다른 거대 분자들에 대한 정교한 특이성이며, 동일한 미생물에 반복적으로 노출되는 경우 더 강력한 반응을 할 수 있고 이를 ‘기억’하는 능력이라 할 수 있습니다. 적응면역계는 대단히 많은 수의 미생물 및 비미생물성 물질들을 인식하고 반응할 수 있습니다. 또한, 적응면역은 각기 다른 심지어 밀접하게 연관된 미생물과 분자들 간을 구별하는 비범한 능력을 갖추고 있으며, 이러한 이유로 이를 ‘특이면역’이라고도 부릅니다. 이는 잠재적인 보호반응이 경험에 의해 획득되므로 때로 ‘획득면역’이라고도 합니다. 적응면역의 성분은 림프구와 이들의 산물이 포함됩니다. 특이 면역반응을 유발하거나 혹은 그러한 반응의 표적이 되는 외래 물질을 항원이라고 합니다. 선천 면역반응과 적응면역반응은 무수히 많은 세포 및 분자들이 협동적으로 기능하여 숙주를 방어하는 통합된 체계의 성분들입니다. 선천면역의 기전은 감염에 대해 효과적인 방어를 제공합니다. 그러나, 많은 병원성 미생물은 선천면역에 저항하도록 진화해 왔으므로 이들을 제거하기 위해서는 적응면역의 강력한 기전이 있어야 합니다. 선천면역과 적응면역에는 두 가지 중요한 연결점이 있습니다. 첫째, 미생물에 대한 선천 면역반응은 적응면역반응을 유발하며 적응반응의 본질에 영향을 미칩니다. 둘째, 적응면역반응은 미생물을 제거하기 위한 선천면역의 수많은 작동 기전을 이용하는데, 이들은 종종 선천면역의 방어 기전에서 항 미생물 활성을 증가시키는 기능을 갖기도 합니다. 선천면역은 계통 발생학적으로 숙주 방어의 가장 오래된 체계이며, 적응면역계는 그 후에 진화되었습니다. 무척추동물의 경우, 외래 침입자에 대한 숙주의 방어는 주로 포식세포 그리고 척추동물의 선천면역에서 혈장 단백질과 유사한 순환 분자가 포함되는 선천면역 기전에 의해 매개됩니다. 림프구와 항체로 구성되는 적응면역은 척추동물의 진화가 이루어짐에 따라 점점 분화되었습니다.
 
적응면역 체계는 선천면역에 비해 다양하고 복잡하게 이루어져 있습니다. 따라서 다음 시간부터는 적응면역에 대해 더 자세히 알아보려고 합니다.