면역의 미스터리, 다양한 병원체와 우리 몸의 방어전략

1. 학습목표

병원체와 숙주 간의 복잡한 상호작용 및 질병 전파 메커니즘을 알아보도록 하겠습니다.

 

2. 내용

 질병으로 고통을 겪을 때에만 감염물질에 의해 감염되었다는 사실을 알게 되지만, 미생물은 항상 우리와 함께 존재합니다. 다행히도 우리 몸의 표피장벽은 대다수의 미생물로부터의 감염을 효과적으로 막아주고 있습니다. 피부, 창자, 그리고 호흡계 안쪽을 감싸고 있는 상피세포는 생명체 전반에 걸친 효과적인 물리적 장벽을 형성합니다. 또한, 표피에는 병원성이 없는 정상 상주 미생물이 모여 영양분과 생존 공간을 차지하고 있는데, 이들은 병원체와의 경쟁에서 주도적입니다. 그러나 미생물이 표피 장벽을 뚫게 된다면, 이들은 질병을 유발하기 전 내재면역반응에 의해 몇 날 안에 제거됩니다. 물리적 장벽과 함께 몇 가지 내재면역 메커니즘이 항상 작동할 준비가 되어 있어, 감염의 초기 단계에서부터 효과를 발휘합니다.

 

 여러 다양한 종류의 병원체가 우리 몸을 침입하여 다양한 방어 메커니즘이 진화했습니다. 병원체들은 우리 몸을 침범하고 다양한 손상을 일으키는 방식과 생존 전략이 다양합니다. 병원체의 감염 형태에 따라 세포외 감염과 세포내 감염으로 나눌 수 있습니다. 세포외 감염은 세포 사이의 공간에서 번식하며, 세포내 감염은 사람 세포 내에서 번식합니다. 이는 내재면역이 어떤 형태로 작용하는지에 영향을 미치며, 면역계의 가용성 분자는 세포외 병원체에 효과적으로 작용하지만 세포내 병원체에는 접근할 수 없습니다. 세포내 병원체는 감염된 세포를 공격하여 제거하는 방식으로 작용하며, 이로써 병원체의 생명주기가 교란되고 죽은 세포로부터 방출된 병원체는 면역계의 용해성 분자에 노출됩니다. 세포내 소포에 사는 병원체는 감염된 세포를 활성화하여 항미생물 활성을 증폭하는 방법으로 공격할 수 있습니다. 대부분의 병원체는 특정 종의 숙주에만 감염되기 때문에 사람 감염은 이미 감염된 다른 사람으로부터 직접 또는 간접적으로 전달된 병원체에 의해 발생합니다. 병원체의 생명주기를 완성하는 데는 곤충이나 연체동물과 같은 매개자가 필요하며, 사람 간 전파가 주로 일어납니다. 감염된 사람 사이에서 직접 전파되거나, 연관된 생명체를 통한 간접 전파도 있습니다. 환경에 따라 다르지만, 대부분의 병원체는 세포외에서 얼마 동안 생존할 수 있습니다. 다양한 종류의 병원체는 생존 능력이 상이하며, 이는 질병이 얼마나 쉽게 전파되는지를 결정합니다. 예를 들어, 탄저균은 열과 건조한 조건에서도 살아남을 수 있는 포자로 전파되어 멀리 떨어진 사람에게까지 전파될 수 있습니다. 반면에 HIV와 같은 바이러스는 환경 변화에 민감하여 밀접한 접촉이나 감염된 사람과의 체액과 세포 교환 시에만 전파됩니다.

 

 내재면역이 활성화되면 병원체가 상피 방어막을 뚫고 조직 내부에 침투하는 즉시, 내재면역의 방어 기능 중 하나인 보체 시스템이 작동합니다. 이 중에서도 가장 먼저 나서는 무기 중 하나는 간에서 항상 생성되는 용해성 단백질 시스템으로, 혈액, 림프, 그리고 세포외 액체에 존재합니다. 이 혈장 단백질은 일반적으로 보체계 또는 단순히 보체라고 불리며, 이들은 박테리아와 세포외 바이러스의 표면을 덮어서 이들이 손쉽게 소멸되도록 도와줍니다. 이 단백질 코팅이 없으면 특히 두꺼운 다당류 피막으로 둘러싸인 박테리아와 같이 다양한 병원체들이 소멸되지 않을 수 있습니다.

 

 보체는 여러 구성 성분으로 이루어져 있으며, 기능적으로 비활성 형태인 지모겐(zymogen)으로 알려진 단백질 분해 효소들이 순환하고 있습니다. 감염이 발생하면 보체 활성화가 시작되어 연쇄적인 효소 반응을 일으키게 되며, 각 단백질 분해 효소는 경로 상의 다음 효소를 절단하고 활성화합니다. 이러한 효소들은 자체가 절단하는 보체 성분에 대해 특이적으로 작용하며 대개 한 부분에서만 절단이 이루어집니다. 이러한 효소 중 많은 종류가 세린(serine) 단백질 분해 효소 패밀리에 속해 있습니다. 소화 효소 중에는 키모트립신(chymotrypsin)과 트립신(trypsin)도 세린 단백질 분해 효소에 속합니다.

 

 보체 시스템을 구성하는 단백질은 30개 이상이지만, 그 중에서도 C3이라는 보체 성분이 가장 중요한 것으로 알려져 있습니다. 다른 보체 성분이 결핍된 환자들은 비교적 경미한 면역 결핍을 나타내지만, C3가 결핍된 환자는 심각한 감염에 지속적으로 노출됩니다. 감염으로 인해 보체가 활성화되면 언제나 C3가 절단되어 작은 C3a 조각과 큰 C3b 조각으로 나뉩니다. 이 과정에서 C3b 조각의 일부는 병원체 표면에 결합되어 보체 고정이라고 불리며, 이는 병원체가 식세포에 의해 파괴되도록 표지를 달아주는 역할을 합니다. 또한, 용해성 C3a 조각은 효과 세포를 활성화시켜 혈액에서 감염 부위로 이동하도록 유도하여 전체적인 면역 체계에 기여합니다.

 

 보체 활성화에는 세 가지 경로가 있습니다. 이들 경로는 촉진 방법과 연쇄 반응의 초기 단계에서 차이가 있지만, 세 경로 모두 C3 활성화로 이어지며, 병원체 표면에 C3b를 축적시키고 병원체 파괴를 위해 유사한 효과 메커니즘을 호출합니다. 감염이 발생하면 작동하는 첫 번째 경로는 보체 활성화의 대체 경로입니다. 두 번째 경로는 렉틴 경로로, 이 경로는 감염에 의해 촉발되어 강력한 효과를 낼 때까지 시간이 걸립니다. 마지막으로, 고전 경로는 내체면역과 적응면역의 일부로, 이 경로가 활성화되려면 병원체 표면에 항체나 C-반응 단백질이라는 내재면역계 단백질이 결합되어야 합니다."감염이 시작되면서 작동하는 경로는 보체 활성화의 대체경로이다. 두 번째 경로인 보체 활성화의 렉틴경로도 내재면역의 일부이지만 감염에 의해 촉발되어 강력한 효력이 생길 때까지 시간이 걸린다. 세번째 경로인 보체 활성화의 고전경로는 내재면역과 적응면역의 일부분으로 이 경로가 활성화되기 위해서는 항체나 C-반응 단백질이라는 내재면역계 단백질이 병원체 표면에 부착하여야 한다.

 

3. 요약

 피부 등의 표피장벽은 미생물로부터 우리 몸을 보호하며, 감염이 발생하면 내재면역이 활성화되어 몇 날 안에 감염을 제거합니다. 또한, 세포외 감염과 세포내 감염으로 나뉘며, 각각에 대한 면역 반응이 다르게 작용합니다. 보체 시스템은 세 가지 경로로 활성화되어 병원체에 대한 면역 반응을 촉진하고, 이는 대체 경로, 렉틴 경로, 고전 경로로 나눠집니다.

 

참고문헌- 면역학 3판, 라이프사이언스