[일반생물학] 선천면역

선천면역은 병원체가 몸속으로 침입하지 못하게 차단하거나 가까스로 침입한 병원체들을 빠르게 제거하는 일반적인 방어기작이다. 적응면역이 병원체나 독소를 비자기로 인식한 다음에야 발달하기 때문에 시간이 소요되는 반면, 선천면역은 유전학적으로 프로그램(선천)되어 있어 '준비된' 상태이다.

 

선천면역은 때때로 비특이적 면역이라고도 하는데 이는 잠재적으로 해로운 모든 침입자에 대해 무차별적으로 적용되기 때문이다. 선천면역에는 두 가지 종류가 있다. 잠재적인 병원체는 동물의 표면에 내려앉자마다 제1선의 선천면역과 마주친다. 병원성 세균이 사람의 피부에 내려앉았다고 가정하자. 세균이 자신의 표적까지 도덜하기까지 직면하는 도전은 위협적이다.

 

- 피부의 물리적 장벽: 세균은 약 30개의 세포층으로 되어 있는 온전한 피부를 거의 뚫고 들어갈 수 없다. 같은 이유로 손상된 피부는 감염의 위험이 높아진다.

- 피부의 염분과 건조함: 이 환경은 세균의 생장에 알맞지 않을 것이다.

- 정상 세균총의 존재: 일부 세균과 균류는 질병을 일으키지 않으면서 우리 몸의 표면에 정상적으로 살고 때때로 많은 수로 증식할 수 있다. 이들은 정상 세균총(normal flora)이라고 하는데 이들은 장소와 영양소를 위해 병원체와 경쟁할 것이다.

 

병원체가 코나 또 다른 내부기관 안에 내려앉는다면, 그 병원체는 다른 선천면역과 마주친다.

 

- 점액(mucus)은 코(와 소화계, 호흡계 및 비뇨생식기계)의 안쪽 표면에서 발견되는 점막에서 생산되는 미끈거리는 분비물이다. 점액은 미생물을 가두므로, 점액과 그 안에 갇힌 부스러기를 지속적으로 이동시키는 섬모운동을 통해 미생물은 제거된다.

- 라이소자임(lysozyme)은 점막의 세포들이 생산하는 효소로서 세균의 세포벽을 공격하여 용해시키는(터뜨리는) 작용을 한다.

- 디펜신(defensin) 역시 점막에 의해 생산되며 소수성 영역을 가진 18~45개의 아미노산으로 구성된 펩타이드이다. 이들은 세균, 미생물성 진핵생물, 외막을 가진 바이러스를 비롯한 광범위한 병원체에 대해 독성을 나타낸다. 디펜신은 이들 생물의 세포막 속으로 들어가 막에 구멍을 뚫어 침입자를 죽인다. 디펜신은 또한 식세포에서도 생성되어 식세포작용으로 잡은 병원체를 파괴한다. 식물도 병원체의 침입에 반응하여 디펜신을 생성한다.

 

동물의 내부 환경의 혹독한 조건 역시 병원체를 죽일 수 있다. 예를들어, 위에서 분비된 염산과 단백질분해효소 때문에 위 안에 있는 위액은 많은 세균에게 치명적인 환경이다.

 

선천면역에 참여하는 특수한 단백질과 세포

 

우리 몸은 감염되기 전이나 병원체의 침입에 반응하여 여러 단백질들을 생산한다. 두 가지 중요한 그룹은 보체와 인터페론 단백질이다.

 

1. 보체 단백질

 

척추동물의 혈액에는 항미생물 보체계(complement system)를 형성하는 30개 이상의 서로 다른 단백질이 존재한다. 이 체계는 선천면역 및 적응면역 반응을 포함하는 여러 기작에 의해 활성화된다. 이들 단백질은 하나의 단백질이 다음 것을 활성화시키는 특징적인 순서 또는 연속반응으로 작용한다.

 

먼저 보체 단백질은 미생물 표면의 특정 구성요소나 이미 미생물 표면에 결합한 항체에 결합한다. 어느 경우든 이 결합은 식세포가 미생물을 쉽게 인식하고 파괴하도록 돕는다.

 

그 다음 보체 단백질은 염증반응을 활성화하고 식세포를 감염 장소로 유인한다.

 

마지막으로 보체 단백질은 침입한세포를 용해시킨다.

 

2. 인터페론

 

세포가 병원체에 감염되면 인터페론(interferon)이라는 신호 단백질을 소량 분비하여 주변 세포들로 하여금 감염에 대한 저항성을 증가시킨다. 인터페론은 사이토카인의 일종이며 많은 척추동물에서 발견된다. 이중가닥(바이러스) RNA를 포함한 다양한 분자들이 인터페론 생산을 유도한다. 그러므로 인터페론은 바이러스에 대한 방어에서 특히 중요하다. 인터페론은 미감염 세포의 세포막 수용체와 결합하여 이후 해당 세포가 바이러스에 감염되면 바이러스 증식을 억제하는 신호전달 경로를 자극한다. 덧붙여 인터페론은 바이러스의 단백질을 가수분해하도록 자극하는데, 이는 적응면역의 초기 단계이다.

 

3. 식세포

 

일부 식세포는 순환계와 림프계를 자유롭게 이돈한다. 다른 식세포는 혈관계에서 빠져나와 특정한 조직에 달라붙어 지낸다. 병원성 세포, 바이러스 또는 이들 침입자의 조각은 식세포에게 인식되어 식세포작용을 통해 삼켜진다.

 

그런 다음 이들 식세포 내부에 있는 디펜신, 일산화질소(NO) 및 활성 산소 중간체가 병원체를 죽인다.

 

4. 자연살생세포

 

림프구의 일종인 자연살생세포(natural killer cell)는 바이러스에 감염된 세포와 일부 종양세포를 정상 세포로부터 구별할 수 있고 이들 표적세포의 세포자살(예정세포사)을 촉발시킨다. 이러한 선천면역 외에도 자연살생세포는 적응면역 기작과도 상호작용하여 항체가 표지된 표적세포를 용해시킨다.

 

5. 수지상세포

 

이 포식세포들은 혈액뿐만 아니라 환경에 노출된 부위, 즉 피부, 소화관과 호흡기의 내벽에 존재한다. 그들은 선천면역과 적응면역 사이의 전달자로서 활동한다. 그들은 미생물, 바이러스, 그리고 바이러스에 감염된 숙주세포의 잔여물가지도 세포내섭취한다. 수지상세포 안쪽으로 들어가기만 하면 이들 입자는 소화되어 조각이 되며, 수지상세포의 표면의 II형 MHC 단백질에 항원 조각을 '제시'한다. 게다가 수지상세포는 적응면역계의 세포들을 활성화시키는 신호물질을 분비한다.