면역 반응의 정의 및 특징과 과민성 면역 반응의 병리

이번 장에서는 면역 반응의 정의와 6가지 특징에 대해 알아보고 면역에 관여하는 세포의 종류에 대해 알아보겠습니다. 면역 반응의 종류로는 선천성 면역과 후천성 면역이 있는데 이 두 가지와 과민성 면역 반응의 병리 기전에 대해 설명하겠습니다.

면역 반응의 정의

면역 반응은 우리 몸이 병원체나 이물질과 같은 외부 인자로부터 자신을 보호하기 위해 동원하는 생체방어 기능입니다. 면역 시스템은 복잡한 네트워크로 구성되어 있으며, 각각의 구성 요소들이 상호작용하여 외부의 유해한 요인을 탐지하고 제거하거나 제어함으로써 우리 몸의 항체 반응, 염증, 세포 독성 등을 조절합니다. 그러나 인체가 살아가는 데 꼭 필요한 면역 반응은 자신을 보호하는 순기능만 있는 것이 아니라 오히려 자신을 파괴할 수도 있는 역기능도 있습니다. 알레르기는 면역 기능 중 역기능에 속합니다. 면역 또는 알레르기 반응은 외부로부터 일정한 자극에 대해 반응하는 생체 측의 움직임이며, 조직 내에서 염증성 변화로 나타납니다. 면역 반응의 대표적인 순기능은 예방 접종으로 여러 질병으로부터 우리 몸을 보호할 수 있습니다.

면역 반응의 특징

항원과 항체는 서로 특이적으로 반응하며 항원 부분 중 항체가 만들어지는 부분, 즉 항원성을 갖는 3차원 구조 부위를 에피토프라 하며 큰 분자에는 에피토프가 여러 개 있을 수 있습니다. 항체 중 단클론 항체는 한 개의 에피토프에만 반응하는 항체이며 다클론항체는 여러 개의 에피토프에 반응할 수 있는 항체를 동시에 포함하고 있습니다.

1. 특이성 (Specificity): 면역 반응은 특정한 항원에 대해서만 반응하고 결합할 수 있게 작용합니다. 면역 시스템은 외부 요인을 식별하고, 그중에서도 특정 항원을 정확하게 인식하여 결합합니다. 이는 항체와 T 세포의 항원 결합 능력에 기인합니다.

2. 기억력 (Memory): 면역 시스템은 한 번 접촉한 항원에 대한 기억을 가지고 있습니다. 이전에 침투한 병원체에 대한 정보를 기억하고, 재노출 시 더 빠르고 강력한 반응을 일으킵니다. 이는 면역 기억 세포인 기억 B 세포와 기억 T 세포에 의해 달성됩니다.

3. 다양성 (Diversity): 면역 시스템은 다양한 항원에 대응하기 위해 수많은 항체와 T 세포를 생성합니다. 이는 항체의 다양한조합과T세포의다양한T세포수용체로이루어진다.

4. 조절성 (Regulation): 면역 반응은 균형과 조절이 필요합니다. 면역 시스템은 과도한 면역 반응을 억제하고, 동시에 충분한 면역 반응을 유지하기 위해 조절 기전을 갖추고 있습니다. 이를 통해 자가 면역 질환과 면역 부전을 방지합니다.

5. 협력성 (Collaboration): 면역 시스템의 다양한 세포들은 상호작용하며 협력합니다. B 세포는 항체를 생성하고, T 세포는 항원 특이적인 면역 반응을 조절하고 실행합니다. 이러한 세포 간의 상호작용은 면역 반응의 효율성과 효과를 증가시킵니다.

6. 염증 반응 (Inflammation): 면역 반응은 염증 반응과 밀접한 관련이 있습니다. 염증은 면역 세포들의 활성화와 염증 매개체의 분비를 포함하여 외부 요인에 대한 첫 번째 방어선으로 작용합니다.

 

선천성 및 후천성 면역

면역 반응은 크게 선천성 면역과 후천성 면역으로 분류할 수 있습니다. 선천성 면역은 출생 때부터 자연적으로 얻게 되는 면역 반응입니다. 피부, 점막, 염증 반응 등을 통해 외부의 낯선 요인으로부터 침입을 차단하고, 자연살해세포, 염증 매개체 및 효소 등을 통해 침입한 병원체를 제거합니다.
후천성 면역은 외부 요인에 노출된 후에 형성되는 2차 면역 반응입니다. 이는 항체에 의한 용혈 작용, 세포 독성 T 세포에 의한 세포 소멸, T 세포와 B 세포에 의한 항원 특이적인 면역 반응 등을 포함합니다. 후천성 면역은 항체의 생성과 T 세포의 활성화를 통해 병원체를 식별하고 제거하는 역할을 합니다. 또한, 후천성 면역은 기억 기능을 가지고 있어, 한 번 침투된 병원체에 대해 재노출 시 더 빠르고 강력한 면역 반응을 일으킵니다.

면역에 관여하는 세포

면역 관련 세포에는 림프계 줄기세포, T와 B 림프구, 대식구 등이 관여합니다.

1. 줄기세포 : 림프구의 근원이 되는 세포이며 다능성 줄기세포이고 후에 림프구로의 분화를 위임받은 줄기세포를 말합니다.

2. 흉선 세포 : T-세포의 기초가 되고, 피질에서 수질로 이동하며 성숙 세포가 됩니다.

3. T-세포 : 흉선 유래의 림프구를 말하며 항체 생산의 조절 작용과 세포성 면역에 관련된 작용을 가집니다.

4. B-세포 : 골수 유래에서 흉선을 경유하지 않는 림프구를 말하며 활성화되면 형질 세포가 되고 면역 글로불린을 만들어 체액성 면역에 관여합니다.

5. 면역 모세포 : 항원 자극에 의하여 유약화된 모세포로 형성된 세포입니다.

6. 형질 세포 : B-세포의 최종 분화 단계의 세포이며, 5가지의 면역 글로불린을 생산합니다.

7. 자연살해 세포 : T-세포에서 기원한다고 알려져 있으며 세포 독성 림프구 모양의 세포로써 이것은 세포 살해 기능을 갖는 세포 또한, 여러 종류의 종양 세포에 대해서 비특이적으로 반응하여 암세포를 살해하는 능력도 있습니다.

8. 대식구 : 항원, 면역 복합체의 탐식과 항원 제시능이 있습니다.

9. 수지상 세포 : 항원 제시 세포의 하나, 주로 림프절이나 비장에 존재하고 림프액이나 혈액 안으로 들어오는 항원을 인지하여 림프구의 수용체에 항원을 제시합니다. 그러나 탐식 기능은 없습니다.

 

과민성 면역 반응

과민성 면역 반응이란 외부 물질(항원)에 대한 비정상적인 면역 반응으로 질환을 일으키며 1~4형으로 분류합니다.

 

1. 제1형(아나필락시스)

제1형  과민성 반응에는 국소형 아토피와 전신형 아나필락시스가 있습니다. 전신형은 항원에 노출이 일어나면 지연이 발생하지 않고 바로 반응이 일어나므로 즉각형 과민 반응에 속합니다. 주로 급성 알레르기 반응이라고도 불리며, 아나필락시스 혹은 알레르기성 쇼크라고도 불립니다. 제1형 아나필락시스는 다음과 같은 과정으로 진행됩니다
제일 먼저 알레르기 원에 노출되면, 그것이 면역 시스템에 의해 인식됩니다. 대표적인 알레르기 원(항원)으로는 화분, 먼지 진드기, 알레르기 원료 등이 있습니다. 이러한 항원이 인식되면 면역 시스템은 과도한 반응을 일으킵니다. 이때, 면역 세포인 B 세포가 항체인 IgE를 생성하고, 이 항체는 비만세포 또는 호염구의 막 표면에 결합합니다. 다시 항원에 노출되면, 결합된 IgE가 비만세포나 호염구를 활성화시킵니다. 이로 인해 비만 세포나 호염구가 히스타민, 로이코트리엔, 사이토카인 등의 화학 주성 물질을 방출하게 되어 혈관 투과성 항진, 점액 분비의 증가, 염증 등의 증상을 일으킵니다.

2. 제2형(세포독성)

제2형 세포 독성은 면역 시스템의 세포들이 자체 조직이나 세포를 공격하여 파괴하는 면역 반응 입니다. 이러한 현상은 주로 자가 면역 질환에서 관찰되며, 면역 시스템의 이상 작용으로인해 발생합니다. 제2형 세포독성은 다음과 같은 과정으로 진행됩니다. 먼저 B-림프구가 항원에 노출되면 형질 세포를 통하여 Ig G와 Ig M으로 구성된 항체를 생성합니다. 이러한 항체를 자가항체라고 합니다. 이 항체는 외부에서 유입된 항원 단백이나 세포 표면의 항원에 대하여 선택적인 특이 반응을 합니다. 생성된 자가항체는 자체 조직이나 세포의 표면에 결합합니다. 그리고 결합된 항체는 면역 시스템의 세포들에 신호를 보냅니다. 이 신호는 세포들이 자체 조직이나 세포를 파괴하는 작용을 유도합니다. 세포 파괴 과정에서 염증 반응이 발생합니다. 염증 반응은 면역 세포들이 염증 매개체를 방출하고, 조직에 염증 반응을 일으켜 손상을 초래합니다.

 

항원의 기원에 따라 조직 또는 세포 손상이 다르게 나타나며 임상 질병의 양상도 다르게 나타납니다. 외부에서 기원하면 알레르기라고 하고 내부에서 기원한 경우 자가 면역 질환이라고 합니다. 예를 들어 신생아의 용혈성 빈혈에서는 어머니의 몸에서 만들어진 태아 적혈구에 대한 항체가 태아의 몸으로 들어가 체내의 혈구를 파괴하게 됩니다. 또한 그레이브스병은 갑상선 여포 세포막에 있는 항원에 대한 항체가 결합하면서 갑상선 호르몬의 합성 및 분비가 증가되는 과민 반응을 나타내게 됩니다.

3. 제3형(면역 복합체)

면역 복합체에 의한 조직 손상입니다. 항원과 항체의 결합으로 면역 복합체를 이룬 후 이 복합체가 혈관 내피세포에 붙게 되면 그곳에 보체 결합이 일어나면서 혈관의 국소 또는 전신 괴사 반응을 일으킵니다. 특정 장기인 신장, 피부 소혈관, 관절에 국소적으로 일어납니다. 병리학적 진단은 전자 현미경으로 면역 복합체를 찾아내거나 면역 형광법으로 면역 항체와 보체의 침착을 확인합니다.

 

4. 제4형(세포 매개성)

제4형 세포 매개성 면역 반응은 면역 시스템의 세포들이 특정 항원에 반응하여 염증을 일으키는 형태의 면역 반응입니다. 이러한 현상을 세포 매개성 면역 반응이라고 부르고 있습니다. T-림프구에 의해 일어나고 세포 내에서 살아가는 미생물에 의한 반응, 화학물질에 의한 접촉성 과민 반응 및 이식 거부 반응도 이에 속합니다.
특정 항원에 노출되면, 면역 시스템은 해당 항원을 인식하고 기억합니다. 이 항원은 알레르기 원인물질, 약물, 감염성 물질 등 다양한 종류가 될 수 있습니다. 노출된 항원은 Th1 림프구와 Th17 림프구와 같은 세포들을 자극합니다. 이러한 세포들은 염증 매개체와 사이토카인을 분비하여 염증 반응을 유발합니다. 주로 조직에서 일어나며, 염증 매개체와 사이토카인의 분비로 인해 혈관이 확장되고 혈액 유입이 증가하며, 염증 세포가 해당 조직으로 이동합니다. 그 결과로 조직이 붓고 붉어지며 가려움 등의 증상이 나타날 수 있습니다.

 

과민성 면역 반응