면역계의 세포와 조직(Cells and Tissues of the Immune System) - 혈구 생성 과정 (Hematopoiesis)

면역계(Immune System)는 면역 기능에 관여하는 세포나 조직이 모여서 이루어진 하나의 체계를 말합니다.
이런 면역계는 림프구(lymphocyte)와 보조세포(accessory cells) 그리고 이들이 모여 만들어진 림프조직(lymphoid tissues)들로 이루어져 있습니다.

면역 세포들은 림프와 혈액을 통해 순환하기 때문에 중추 신경계를 제외한 우리 몸의 거의 모든 조직에서 발견됩니다. 특히 림프조직에 집중적으로 분포하며 이 림프 조직은 면역 세포들 간의 상호작용이 유기적으로 일어날 수 있는 구조로 이루어져 있습니다. 항원이 침입하면 림프 조직에서 림프구가 항원을 인식하여 그 항원을 제거할 수 있는 림프구가 활성화되도록 합니다. 림프구의 활성화는 항원 침입에 의해 림프구가 증식하여 수가 늘고 분화하여 특정 항원 제거에 필요한 기능을 얻게되는 과정으로 나타나며 이를 통해 효과적으로 항원을 제거하게 됩니다. 그리고 면역 세포들은 계속해서 새로 만들어지고 죽어나가는 과정을 거쳐서 항상 건강한 면역세포를 만들어낼 수 있도록 합니다. 지금까지 설명한 특성들에 의해 적은 수의 림프구를 가지고도 효과적인 면역 반응이 가능해집니다.

각각의 림프구와 보조세포들 그리고 림프조직에 대해 알아보기 전에 혈구 생성 과정에 대해 알아보겠습니다.


■ 혈구 생성 과정 (hematopoiesis)

  백혈구를 포함한 모든 혈구(blood cells)는 hematopoeitic stem cell (HSC) 이라는 전구 세포로부터 만들어지며 이 과정을 혈구 생성 과정이라고 합니다. 혈구 전구 세포는 골수에 위치하고 있어 bone marrow hematopoeitic stem cell 이라 불리며 살아있는 동안 다른 혈구로 전환되며 계속 재생산(self renewal)됩니다. 또 골수의 전구 세포가 다양한 혈구 세포로 전환된다는 의미에서 pluripotent stem cell 이라고도 부릅니다.

  혈구 생성은 임신 초기의 태아에서는  배아의 난황에서 일어나고 3개월 후의 태아는 간에서 이루어 지다가 비장에서 나타납니다. 임신 말기의 태아부터 골수에서 골수전구세포가 평생 혈구를 생산하게 됩니다.

  골수의 전구 세포는 전체 골수 세포의 0.01% 이하 정도로 적은 수이며 이들 중 일부가 혈구 생성과정에 필요한 것으로 알려져 있습니다. 실제 골수 이식에서 전구 세포의 0.015%만 있어도 원래의 혈구생성 체계를 다시 충진할 수 있는 정도로 골수 전구 세포의 재생 능력이 좋으며 이를 이용해서 골수 이식을 가능한 것입니다.

  일단 혈구 생성 과정에 들어간 전구 세포는 progeniotor cell로 분화되어 다시는 전구세포로 돌아가지 못하게 되며 스스로 재생되지 못합니다. progenitor cell에는 lymphoid progenitor cell과 myeloid progenitor cell이 있으며, lymphoid progenitor cell은 다시 B cell, T cell, NK cell (Natural Killer cell)로 분화하고 myeloid progenitor cell은 적혈구(RBC), 과립구, 대식세포, mast cell, megakaryocytes 등의 세포로 분화합니다.

  골수 전구 세포는 그물 모양으로 배열된 stromal cell 이라는 기질 세포의 작용으로 증식하고 분화하는데 이 stromal cell이 혈구의 증식과 분화에 필요한 세포 상호 작용을 제공함과 함께 증식 중인 혈구들을 위한 cytokine과 같은 성장 인자를 제공합니다.

  이와 같이 분화 성숙된 혈구들은 말초 혈액에서 일정기간 활동하다가 더 이상 쓸모가 없어지면 죽어 없어지고 계속해서 골수의 전구 세포로부터 다시 만들어 집니다. 다시 말하면 말초 혈액에서 항원에 의해 활성화 되어 면역 반응을 유도한 결과로 항원을 없애게 되면 그 항원을 없애는 면역 세포들도 없어진다는 것입니다. 비유하자면 전쟁 중에 적국의 비행기를 모두 격추시킨다면 대공포대를 유지할 이유가 없어져 버리는 것과 비슷하다고 생각하시면 쉬울 것 같네요.

  이렇게 필요 없어진 새포들은 세포 자살(apoptosis)을 통해 사라지게 되는데 이 과정을 계획된 세포의 죽음(programmed cell death) 이라고 표현합니다. 이런 세포 자살은 혈액의 혈구 수를 일정하게 유지하는 데에도 중요하지만, 필요 없는 면역 반응을 사라지게 하는 의미도 있습니다.
  apoptosis가 일어나는 모습을 보면 세포가 안으로 수축하면서 외부와의 단절을 유지한 상태로 죽는 것을 볼 수 있는데요. 이것은 종양 세포 등을 죽여야하는 것에 대해 생각하면 이해가 되실 것 같습니다. 잘못된 물질이나 정보가(항원으로 작용할  수 있는 것들??) 외부로 나가는 걸 막기 위해서라는 설명을 들을 적이 있는 것 같군요.

  혈구가 죽어 없어지는 것과 새로 만들어지는 것은 균형을 이루고 있으며 이로 인해 건강한 사람은 혈액 중에 일정한 수의 혈구를 가지고 있는 것입니다.