면역학 Immunology
1. 면역학의 개념
면역학은 병원미생물의 침입과 숙주의 특이적 또는 비특이적 저항성을 연구하는 학문이다. 저항성이란 병원미생물에 대하여 숙주가 저항하는 모든 성질과 특이적인 감염에서 회복된 개체는 동일 질병이 다시 감염되지 않도록 방어가 증진되는 것을 의미한다. 현대 면역학의 의미는 숙주의 체내에 침입하나 체내에서 생긴 이물질에 대한 저항성을 총칭하는 것이다. 면역성은 개체가 태어날 때부터 가지고 있는 자연면역(선천면역)과 개체가 출생 후 여러가지 원인에 의해서 후천적으로 얻어지는 획득면역(후천면역)으로 구분한다.
1) 면역
- 면역원 및 항원
고등동물은 특정 세균 또는 바이러스에 대한 저항성을 나타내기 위해 면역응답(immune response)이라고 하는 매우 복잡한 기구를 지니고 있다. 이러한 면역학적 응답은 신체가 이종 거대분자 및 세균세포를 중화시킬 수 있는 종합적인 체계를 가지고 있기 때문에 일어난다. 이와같이 면역응답을 유발시키는 외부물질을 항원(antigen)이라 부른다. 항원자극의 결과로 면역계통은 항체(antibody) 또는 면역 글로불린(immunoglobulin)이라고 하는 특이한 단백질과 활성 T세포라고 하는 특이한 세포를 만들어낸다. 침입해 들어오는 미생물은 그 숙주에게는 없는 다양한 거대분자를 가지고 있기 때문에 이에 대한 항체와 활성 T세포가 생성되게 되며 생성된 항체 및 활성 T세포는 이종물질을 인지하여 이를 파괴시키게 된다.
면역응답은 3가지 중요한 특징을 보여준다. 즉 특이성(specificity), 기억(memory), 관용(tolerance)이다.
항체가 주역이 되는 면역을 체액성 면역(humoral immunity)이라 부르며 활성 T세포에 기반을 둔 면역을 세포성 면역(cellular immunity)이라 부른다.
다음은 면역응답의 몇 가지 특징들이다.
- 비록 전부는 아니지만, 많은 거대분자들은 면역응답을 유발시킬 수 있으며 이러한 물질들을 면역원이라 한다.
- 실제로 모든 경우에 있어서 이종 거대분자에 대한 항체는 동물이 이종 거대분자에 의한 침입을 받았을 때 형성된다.
- 항체와 항원 간의 반응은 높은 특이성을 가지고 일어난다. 한 종류의 항원에 대해 만들어진 항체나 활성화된 T세포는 일반적으로 다른 항원과는 반응하지 않는다.
- 모든 항원-항체 반응들이 유익한 것은 아니다. 즉 과민증이나 자가면역반응에 관련된 항원-항체 반응은 해롭다.
- 다양한 이종의 거대분자에 대해서는 항체가 형성되지만, 동물 자신의 조직에 있는 거대분자에 대해서는 정상적으로는 항체가 형성되지 않는다. 즉 동물이 자신의 거대분자와 이종 거대분자를 구별할 수 있는 능력을 가지고 있다는 것이다.
- 숙주에 침입해 오는 미생물과 바이러스는 숙주에 대해 항원으로서 작용할 수 있는 많은 수와 종류의 거대분자를 가지고 있으며, 숙주는 면역응답을 일으켜서 특정 질병을 방어, 제어할 수 있는 면역 절차를 확립하게 된다.
- 항원-항체 반응의 높은 특이성 때문에 많은 연구와 진단절차에 이를 이용하고 있다.
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2) 면역계와 면역응답의 기전
면역계 성분은 유전적 세포성 및 분자적 성분으로 구성되며, 매우 복잡한 상호연결망을 이루고 있다. 성분간의 상호작용에 의하여 면역반응이 일어나고 조절된다. 면역자극에 대하여 반응하는 면역세포들은 임파조직에 있다. 임파조직의 모세포는 태생기 간이나 다른 기관에서 발생하고 출생 후에는 골수에서 발육 분화한다. 혈액전구세포의 초기 발생 장소는 태아의 대동맥주의 간엽인 것 같다. 태아 발생이 진전됨에 따라 난황낭내로 이주하여 blood island를 형성하여 분화한다. 사람의 경우 태아기 8주까지 조절기능은 blood island에서 담당하고 그 이후부터는 태아의 간이 출생시까지 조절작용을 한다. 임파구 간세포는 성숙과정에 따라 2가지 형으로 분류된다. 흉선을 거치면서 성숙된 임파구를 T-임파구(T-cell)라 한다. 이에 반해서 흉선을 거치지 않고 성숙된 임파구를 B-임파구(B-cell)라 하는데, 조류에 있어서는 파브리시우스의 점액낭에서 성숙되나, 사람이나 다른 고등동물에서는 이러한 조직을 찾아볼 수 없고 단지 장관 내에 분포된 임파조직 즉, 편도선, 페이어스판, 충수에서 B-임파구가 성숙되는 것으로 추측하고 있다.이와같이 면역계를 구성하는 성분들을 이해하고 이제부터는 면역반응(응답)의 기전을 살펴보기로 한다.
면역계의 기본적인 역할은 병원미생물이나 생체에 독성을 발휘하는 미생물이 분비하는 독소 혹은 효소와 같은 대사산물에 대항하는 생체의 방어기능이다.
생체에 침입한 이물질을 감지하여 이들에 대항하는 항체를 만들어 내는 면역적격 세포들인 대식세포(macrophages), T-임파구(T-cell) 및 B-임파구(B-cell)등이 상호협동하여 이물질을 파괴하든가 독성이나 감염력을 무독화 내지는 중화하는 항체를 생성함으로써 방어가 성립된다.
면역반응에 관여하는 세포들을 일반적으로 면역세포 혹은 면역적격 세포라 부른다. 이들 면역세포가 전신에 산재되어 있으며, 임파세포계는 주로 대식세포와 임파구로 구성되어 있으며, 면역응답을 담당하고 있는 조직의 총칭이다. 실제로 항체생산에 관여하는말초임파조직은 임파절과 비장이 해당되는데, 이 말초임파조직의 발생과 분화를 지배하고, 간접적으로 면역반응에 참여하는 것은 중추임파조직이다.
이 조직에는 흉선, 파브리시우스 점액낭, 골수, 충수, 페이어스판 및 편도선 등이 여기에 해당된다. 이물질을 대식세포가 감지하고 이 정보를 T-세포와 B-세포에 전달하는데, 대식세포의 정보에 의해서 분열하고 증식하여 이물질에 대항하는 항체단백을 합성하는 B-세포나 형질세포 혹은 이물질에 달라 붙어서 이들을 죽이는 살세포들이 모여서 면역계를 이룬다. 이들 세포들은 모두 골수간세포에서 유래되는 것이다.
최근의 연구에 의하면 태생기와 성숙 전에 조혈 간세포가 흉선에 들어오면 면역반응을 일으킬 수 있는 능력을 가진 T-세포로 만들어져 여러 가지의 면역학적 능력을 가진 T-세포가 된다는 것을 알 게 되었다. 원래 흉선이 결여된 선천성 면역부전증에서는 조혈 간세포가 흉선을 거치지 못하므로 이들 세포는 면역기능을 갖지 못한다. 이런 경우 T-세포에 의해서 성립되는 세포성 면역을 유도하지 못하기 때문에 대단히 위험한 면역부전증을 초래하게 된다.
한편, 흉선을 거치지 않고 다른 경로를 거치는 세포들은 소화관 관련 임파조직 혹은 파브리시우스 점액낭에서 유래되는 세포들 앞에서 설명한 것처럼 B-세포라 부르는데, 이 B-세포는 형질세포로 분화하여 체액성 항체라는 단백을 합성하여 분비한다.
외부로부터 생체 내에 침입한 이물질을 대식세포가 해독하고, 인지하여 인지된 이물질에 대한 정보를 면역적격 T-세포와 B-세포에 전달하는 수단은 2가지 방법으로 이루어진다.
이때에 T-세포와 B-세포가 항원정보를 전달받는 데는 항원제공세포인 대식세포가 T-세포, B-세포와 직접 접촉하여 항원정보를 전달하는 방법과 대식세포가 가용성 인자를 방출하면 항원정보를 받아들일 수 있는 수용체를 세포표면에 갖고 있는 T-세포와 B-세포에 가용성 인자가 결합함으로써 항원정보를 전달하는 방법을 취한다. 이때에 대식세포가 갖고 있는 주요 적합성 복합체를 받아들일 수 있는 수용체도 동시에 갖고 있어야 한다.
즉, 항원인지대식세포는 직접 이들 수용체를 가진 면역적격 T-세포, 면역적격 B-세포와 결합함으로써 항원정보를 전달하는 방법 이외에 항원인지대식세포가 방출하는 가용성 인자와 결합할 수 있는 특이적인 수용체를 가져야 한다.
외부로부터 생체내에 이물질인 항원이 침입하면 대식세포가 항원을 취입하여 인지하고 이 정보를 전달하기 위한 가용성 인자인 interleukine-1을 방출하면 그 항원정보 interleukine-1에 의해서 적격 T-세포는 자극을 받아서 활성화되어 협조 Th-세포, suppressor T-세포, 암세포나 이물질에 달려들어 죽이는 cytotoxic T-세포와 delayed type hypersensitive T-세포로 분화한다. 항원 정보인자인 interleukine-1을 받은 Th-세포는 가용성 인자인 interleukine-2를 분비하여 B-세포가 자극을 받아 형질세포로 형질전환을 증진시킨다.
형질세포가 적정한 체액성 항체를 생성하면 자동적인 면역조절기능에 의해서 Ts-세포는 억제인자를 분비함으로써 B-세포의 형질전환이 억제되어 항체생성이 억제되고 면역계가 조절된다.
3) 면역의 분류
선천면역 (비특이 면역, Natural immunity)
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능동획득면역 (Active aquired immunity)
자연능동면역 (Natural active immunity)
인공능동면역 (Artificial active immunity)
면역이란 라틴어의 immunis(무거운 짐 혹은 무거운 세금으로부터 해방)에서 유래된 말인데, 이 말에서 전용되어 "세균 또는 바이러스"의 감염으로부터 면한다는 뜻이다. 즉, 면역이란 특정한 질병을 앓고 회복된 사람은 다시 동일한 질병을 앓지 않게 되는 상태를 뜻한다. 환언하면 면역이란 숙주인 사람 혹은 동물이 병원미생물에 대항하는 모든 저항성 즉, 특이적인 저항성과 비특이적인 저항성 모두를 말한다.
이 저항성은 숙주의 모든 생리작용, 숙주의 종, 속 또는 씨족, 개체가 선천적으로 갖고 잇는 선천면역 즉, 비특이 면역과 출생 후 생체가 여러 가지 감염에 의해서 후천적으로 얻어지는 획득면역으로 분류한다.
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