사람의 면역계는 지속적인 병원체(Pathogen)의 공격으로부터 몸을 보호하는 기능을 수행하는 기관, 조직, 세포들의 집합이다. 사람의 면역계는 선천 면역과 후천선 면역으로 구분되며, 선척면역은 태어날 때부터 가지고 태어나며, 병원체에 대해 즉각적으로 반응하는 면역체계입니다. 후천성 면역은 특정 병원균을 인식하고 기억하는 능력을 의미합니다.
1. 선천성 면역
선천성 면역(Innate Immunity)은 태어날 때부터 존재하며, 병원체가 신체를 공격할 때 보호기능을 제공합니다. 선천성 면역은 피부, 분비물 점막과 같이 외부 병원체가 신체 감염을 위해 몸 안으로 들어가는 것을 막아주는 외부 선천 방어와 외부 선천 방어가 감염을 막지 못하여 신체 감염이 시작하게 된다면 식세포, 염증반응 등 통해 병원체를 파괴하고 신체를 보호하는 내부 선천 방어로 구분할 수 있습니다.
선천성 면역은 피부와 점막, 식세포, 보체 시스템, 항균 단백질 4가지로 구성됩니다. 피부와 점막은 외부 환경과의 경계를 형성하며, 물리적으로 병원균이 몸속으로 침투하는 것을 막아줍니다. 식세포(Phagocytes)는 병원균을 식별하여 파괴하는 세포입니다. 대식세포와 호중구는 대표적인 식세포입니다. 보체 시스템은 혈액 내 존재하는 단백질이 활성화되어 병원균을 직접 공격하여 파괴하거나, 식세포가 병원균을 인지하도록 도와줍니다. 항균 단백질은 인터페론과 같은 단백질들이 바이러스 감염을 방지하거나 감염된 세포를 파괴하는 역할을 담당합니다. 만일 손가락이 가시에 찔렸을 경우를 예시로 참고하여 다음 과정을 확인 할 수 있습니다.
먼저 손가락이 가시에 찔려 상처를 입게 되면, 손상된 세포와 침입한 미생물이 다양한 선천 방어를 유발하는 화학물질(히스타민)을 생성합니다. 이후 인접한 혈관을 확장하게 시켜 손상된 조직으로 체액이 유출되어 조직을 붓게 합니다. 이러한 과정을 통해 상처 부위가 부어오르면 독소를 희석하고, 산소의 유입을 증가시켜 딱지를 만드는 혈소판과 응고 단백질을 모으는 역할을 합니다. 더불어 식세포를 유인하게 됩니다. 이러한 세포들은 세균과 세균에 의해 죽은 체세포의 잔류물들을 잡아먹습니다.
2. 림프계
림프계는 면역반응의 중요한 부분이며, 조직액을 순환계로 되돌리고, 감염과 싸우는 것이 주요 기능입니다. 림프계는 림프액, 림프관, 림프절, 비장, 편도선 등으로 구성되어 있습니다. 림프액은 혈액에서 유래한 액체로, 주로 수분, 노폐물, 단백질 등을 포함하고 있습니다. 림프관은 림프액을 순환시키는 튜브 모양 구조를 띄고 있습니다. 그리고 림프절을 통해 림프액을 여과하며 유스타키안 관과 우측 림프관이 주요 림프관입니다.
림프절은 림프관을 따라 분포하는 작은 콩 모양의 기관으로, 면역 반응을 조절하고 프리액을 여과하는 역할을 담당합니다. 림프절은 면역세포인 T cell과 B cell을 포함하고 있고 대부분 목, 겨드랑이, 사타구니 등에 위치하고 있습니다.
3. 후천성 면역
후천성 면역을 알아보기 전에, 항원과 항체의 정의를 알아두면 다음 과정을 이해하는 데 조금이나마 도움이 될 것입니다. 항원 바이러스, 세균과 같이 우리 몸에 해를 끼치는 이물질입니다. 반면 항체는 항원이 몸속으로 들어왔을 때, 몸을 보호하기 위해 항원을 비활성화 및 파괴 등의 역할을 합니다. 후천성 면역은 특정 항원에 대한 면역 반응을 학습하고 기억하는 면역 시스템입니다. 이는 태어날 때부터 가지고 있는 것이 아니라, 성장하는 과정 동안 면역시스템이 학습 및 획득되는 것입니다. 특징 병원체를 처음 인식하고 반응을 한 후, 이 병원균에 대해 기억을 형성하여 두 번째 감염 시 더 빠르고 강력하게 항체를 생성할 수 있습니다.
후천성 면역은 B cell과 T cell, 기억세포로 구분되며, 각각의 세포는 항체와 세포 독성 반응을 통해 병원균을 제거하는 역할을 합니다. B세포(B Lymphocytes)는 골수에서 생성된 후 림프절과 같은 림프 기관으로 이동하여 활동합니다. B 세포는 항체를 생성하여 병원균을 직접 공격하거나 병원균에 부착하여 중화시키는 역할도 합니다. T세포(T Lymphocytes)는 흉선에서 성숙하여 림프 기관으로 이동합니다. T세포는 또다시 보조 T세포(Helper T cells)와 세포 독성 T세포(Cytotoxic T cells)로 구분됩니다. 보조 T 세포는 면역 반응을 조절하고 다른 면역 세포들의 활성을 도와줍니다. 특히 B세포와 T세포를 활성화하며 대식세포와 식세포가 병원균을 식별하고 처리할 수 있도록 도와줍니다. 세포 독성 T 세포는 감염된 세포를 인식하고 세포 사멸을 유도하여 해당 세포를 제거 합니다. 기억세포(Memory Cells)는 후천성 면역에서 특정 병원균에 대한 기억을 형성하는 기억 세포를 만들어 냅니다. 이 세포는 감염 후 남아 있으며, 2차 감염 시 더 빠르게 활성화되어 강력한 면역 반응을 일으킵니다.
후천성 면역은 '초기 반응'과 '재감염 반응' 단계로 나눠 설명할 수 있습니다. 병원균이 처음 몸에 침입하면 B cell과 T cell이 병원균의 항원을 인식하고 면역 반응을 시작합니다. B cell은 항체를 만들고 병원균을 중화 혹은 표면에 결합하여 병원균을 제거합니다. T cell은 감염된 세포를 인식하고 파괴합니다. 초기반응 단계는 시간이 많이 소요되며, 병원균에 대한 기억을 형성합니다. 이후 앞서 감염된 병원균이 재차 몸에 침입하게 되면, 기억 B세포와 기억 T세포가 빠르게 활성화되어 면역반응을 강화하고 빠르게 병원균을 제거 합니다.
위의 과정처럼 후천성 면역이 정상적으로 작동하게 된다면 생물체는 병원균으로부터 자신을 잘 보호할 수 있지만, 면역 반응이 제대로 이루어지지 않게 되면 자가면역질환 또는 면역결핍증과 같은 부작용이 생기기도 합니다. 자가면역질환은 면역계가 자기 몸의 건강한 세포나 조직을 병원균으로 잘못 인식하여 공격하는 질환입니다. 류마티스 관절염이나 크론병 등이 대표적인 예입니다. 그리고 면역결핍증은 면역 시스템이 정상에 비해 충분하게 반응하지 못하는 경우 병원균 침입으로부터 감염과 질병에 쉽게 노출되는 경우입니다. HIV나 스카이드로피 증후군과 같은 질환이 대표적인 예입니다.