Immunology: 선천 면역(Innate immunity)과 적응 면역(Adaptive immunity)

선천 면역(Innate immunity)

우리 몸의 면역은 크게 선천 면역(Innate immunity)과 적응  adaptive immunity)으로 나누어집니다. 
선천면역은 병균이 우리 몸에 들어왔을 때 제일 먼저 일어나는 면역 반응입니다. 예를 들어 생활하다 베이거나 까져서 상처를 통해 병원체가 우리 몸에 들어왔을 때 제일 먼저 활성화되는 수문장 같은 면역 반응이라 할 수 있습니다. 이런 선천 면역 반응은 병원체가 침입한 이후 매우 짧은 시간 내에 일어나며 PAMP나 DAMP 같은 병원균이나 손상된 세포들이 공통으로 가지고 있는 특징을 인지해 비교적 비 특이적으로 활성화되는 특징을 가지고 있습니다.

• PAMP: 병원체 연관 분자 패턴(pathogen-associated molecular pattern), 병원균들이 가지고 있는 공통적인 패턴을 말합니다. 세균류의 세포벽이 가지고 있는 다당류나 단백질 또는 핵산의 패턴 등이 해당합니다.
• DAMP: 손상 연관 분자 패턴(damage-associated molecular pattern), 죽었거나 손상된 우리 몸의 세포에서 나오는 분자적인 패턴을 말합니다.

선천면역 중 한 종류로 물리적인 방어가 있습니다. 피부는 그중 가장 대표적인 예입니다. 피부는 하나의 거대한 장기로, 물리적으로 외부로부터 체내를 보호해 주는 방벽입니다. 또 다른 방어체계는 점막층이 있습니다. 점막층은 점액질들을 분비하고 장기들의 편모운동 등은 체내로 들어온 병원체를 밖으로 배출하게 하는 물리적인 방어선을 만들고 있습니다. 

 

물리적인 방어 체계가 있음에도 이를 뚫고 체내로 침투한 병원체의 경우 화학적 방어체계를 통해 방어해 낼 수 있습니다. 병원체들이 살기 어려운 환경을 조성함으로써 병원체들의 증식을 막고 사멸을 유도하는 방어 시스템입니다. 예를 들어 위에서 분비하는 강력한 위산은 음식물에 존재하는 병원균들을 사멸함으로써 우리 몸을 보호합니다.

 

환경을 조성하는 것이 아닌 직접적으로 미생물들을 죽이는 단백질이나 펩타이드를 만들어내기도 합니다. 예를 들어 눈이나 침에서 주로 만들어지는 라이소자임의 경우 세균의 세포벽 중 펩티도글리칸을 분해하여 세균들을 죽이는 작용을 합니다. 여성의 모유에 존재하는 락토페린은 진균류들의 생장에 필요한 금속 이온들을 취하지 못하게 함으로써 각종 진균과 일부 바이러스들의 활동을 억제하는 기능을 합니다. 

 

선천면역에도 다양한 면역세포들이 관여합니다. 이러한 세포들에는 대식세포(Macrophages), 단핵구(Monocytes), 호중구(Neutrophils), 호산구(Eosinophils), 호염구(Basophils), 비만세포(Mast cells), 수지상세포(Dendritic cells), NK세포 등이 있습니다. 이런 면역 세포들은 병원체들이 가지는 PAMP나 손상된 체내 세포들이 만들어 내는 DAMP등을 인식하는 수용체(Pattern recognition receptor, PRR)를 통해 활성화됩니다. PAMP, DAMP가 PRR에 붙으면 면역세포들은 활성화되어 사이토카인과 케모카인들을 만들어내고 이 물질들은 병원체 침투 부위에 다른 면역세포들을 모이게 하는 과정인 염증반응을 유도하여 병원균에 대한 면역반응을 유도합니다. 세포가 관여하는 면역반응을 자세히 살펴보면 초기에 단핵구가 대식세포로 분화하여 조직으로 이동 후 조직에 존재하는 병원체를 포식하여 제거합니다. 만약 대식세포만으로 병원체가 다 해결되지 않으면 호중구를 호출하는 신호인 케모카인을 생산해서 호중구와 같이 병원체를 처리합니다. 만약 이 정도로 끝나지 않으면 다른 면역세포를 추가로 호출하며 적응 면역까지 활성화합니다.

 

선천 면역만으로 해결되지 않을 정도로 강한 면역 반응이 필요할 경우 적응 면역을 활성화해야 합니다. 적응 면역과 선천 면역은 서로 협동하는 협력 관계입니다. 그중 보 체계(complement system)를 통한 면역 반응은 여러 경로로 일어나는데 이 중 렉틴 경로나 보체활성화 대체경로의 경우 이 과정에서 생성된 인자들이 적응 면역에 관여하는 세포들의 조절에 관여하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 이보다 더 중요하게 선천 면역과 적응 면역을 연결해 주는 세포가 수지상 세포입니다. 수지상 세포는 PAMP등의 선천 면역 신호로 활성화된 후 병원체의 항원을 섭취하고 림프샘으로 이동해 병원체의 항원을 T 세포에 제시하여 적응 면역을 활성화하는 항원 제시에 특화된 전문 세포입니다.

 

 

적응 면역(Adaptive immunity)

 

적응 면역은 앞서 설명했다시피 선천면역만으로는 감당하기 어려운 수준의 감염이 일어난 경우 활성화되는 면역반응을 말합니다. 선천면역과 달리 활성화될 때까지 훨씬 긴 시간이 소요되나, 다음번에 같은 종류의 병원체에 노출되었을 경우 더 빠르고 강력한 면역반응을 유도할 수 있습니다. 선천 면역이 병원체가 가지는 당지질 등의 공통적인 특징을 인지하여 활성화되는 것과 달리 적응 면역은 각각의 병원체가 가지는 독특한 패턴을 인지하여 특이적으로 활성화되며 조그마한 차이에도 매우 민감하게 반응합니다. 관여하는 세포가 T 세포냐 B 세포냐에 따라 세포성 면역(Cell mediated immunity)과 체액성 면역(Humoral immunity)으로 나눌 수 있습니다.

 

세포성 면역은 활성화된 T 세포가 관여하는 면역 반응을 말합니다. 선천 면역을 통해 활성화된 대식세포나 수지상 세포 등의 항원 제시 세포가 섭취하고 조각낸 항원을 T 세포에 제시하여 T 세포를 활성화합니다. T 세포는 T cell receptor(TCR)를 통해 제시된 항원을 인식하는데 TCR은 T 세포가 성숙하는 과정에서 항원을 붙잡는 부위의 모양이 조금씩 달라지기 때문에 항원이 가진 고유한 특징들을 특이적으로 구분할 수 있습니다. 이렇게 병원체에 대해 특이적으로 활성화된 보조 T 세포와 세포독성 T 세포의 작용으로 감염된 세포들을 파괴합니다.

 

체액성 면역은 활성화된 B 세포가 작용하는 적응 면역 반응을 말합니다. T 세포와 세부적인 성숙 과정은 다르지만 B세포도 병원체의 항원에 특이적으로 결합하는 B cell receptor(BCR)를 가지고 있습니다. B 세포는 활성화되면 항원에 대항하는 항체들을 생산하는 능력을 갖춘 형질세포로 분화합니다.

 

항원이 체내에 최초로 침입했을 때 T 세포와 B 세포는 각각 기억세포(memory cell)와 형질 세포(plasma cell)로 분화합니다. 형질세포는 앞서 말했던 것처럼 항체를 생산하며 기억세포는 항원 정보를 기억하는 역할을 합니다. 이런 과정을 1차 면역 반응이라 합니다. 1차 면역반응에서 침입했던 것과 같은 종류의 항원이 체내에 다시 침입했을 때 기억 세포는 이전보다 더 빠르게 분열하고 더 강한 면역 반응을 일으킵니다. 이를 2차 면역반응이라 합니다.