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효소enzyme 인체 1차 방어선(물리적 방어선)-면역
2013-08-22 15:55:48
이엠생명과학연구원
인체 1차 방어선(물리적 방어선)-면역

100조개의 생명(세포)을 지켜야 하는 거대한 국가, 인체. 쉴 틈 없이 침공하는 내외적을 막아내는 최 일선의 방책(防柵)은 인체를 덮고 있는 피부와 점막이다. 인체의 외각(外殼), 피부와 내각(內殼), 점막은 외침에 대한 1차 방어선 역할을 하는 만리장성이다. 피부는 세균이 공격 무기로 사용하는 효소라는 무기에 저항하는 케라틴 단백질 갑옷으로 무장되어 있고 땀샘이나 지방 샘에서 만들어지는 지방산이 일부 세균을 무력화시킨다. 따라서 손상되지 않은 피부는 효율적인 인체 방어 진지다. 신체 내부 통로인 소화기관, 호흡기관, 생식기관 등이 관상 구조물은 점막과 점액으로 덮여있다. 점액은 이곳을 침범하는 미생물을 끈끈이로 포획한 후 외부로 밀어내거나 사멸시킨다. 호흡 기관은 점액으로 미생물을 가둔 후 섬모 운동을 통해 밖으로 쓸어내고 위장을 침입한 미생물은 강한 산성의 위산에 의해 사멸된다. 여성 질 점막의 산성 환경도 유해 세균의 증식을 억제한다. 콧구멍의 콧털은 먼지와 세균을 걸러내고 코 점막은 점액질로 세균을 보쌈한다. 눈물에는 리소자임이라는 효소가 들어 있어 살균 작용을 하고 요관은 소변의 수압으로 세균 등을 쓸어낸다. 타액의 세균 분해 효소가 구강 세균을 제압한다.
신체에는 우호적인 친구 미생물이 존재한다. 오랜 진화 과정 동안 다양한 형태의 미생물이 신체와 공생한다. 그들이 군락을 형성하여 세력화함으로써 신체에 유해한 미생물과 강력한 경쟁관계를 유지하여 그들의 만행을 견제한다.

 외적의 침입을 막는 성곽, 피부와 점막은 인체의 1 차 방어선
종류
기능
피부
대부분의 박테리아 등이 통과할 수 없는 죽은 각질 세포로 구성된 강력한 방어층
,
피부 샘
땀의 산성 성분과 피부 샘에서 생산되는 지방 등이 박테리아 성장을 억제
소화계
위산: 음식과 함께 들어온 대부분의 박테리아 사멸
호흡계
콧구멍의 털: 진입된 공기 걸러줌
호흡기의 점액: 먼지, 미생물 제거
호흡기의 섬모: 점액을 위로 밀어 올려 호흡기 밖으로 밀어냄



죽기 아니면 살기 - 육박전으로 지키는 인체 2차 방어선(세포성 면역)

한 개인의 신체 세포는 모두 세포막에 아군 표식을 달고 있다. 단백질조각으로 만든 주민 등록증 같은 것이다. 신체의 치안 유지 군은 주민 등록증이 없는 침입자를 모두 적군으로 간주한다. 이 적군이 바로 항원이며 신체에 없는 낮 선 존재다.
성곽 안쪽에는 초병이 버티고 있다. 피부 밑에는 수많은 백혈구가 왕래하면서 빈틈없이 적의 침입을 정찰, 감시하는 것이다. 100조에 달하는 아군 세포는 모두 비표를 달고 있다. 정찰병 백혈구는 비표를 보고 피아를 구분한다. 적군이 1 차 방어 성곽을 뚫고 넘어 오면 감시병 호중구(호중성 백혈구)는 ‘적의 침입’을 인체 치안 시스템으로 타전하고 즉시 온몸을 던져 적군과 백병전을 벌린다. 국지전이지만 본격적인 싸움이 시작된 것이다. 호중구는 순찰을 통해 적군을 찾아내지만 때로는 적군이 침입한 장소에서 송신한 구조 메시지(화학적 신호)를 접수한 호중구가 싸움터로 달려가기도 한다. 평소에 호중구는 혈액을 타고 전신을 돌아다닌다. 적군을 색출하기 위해서다. 따라서 적군과 가장 먼저 조우하여 싸움을 개시한다. 호중구의 무기는 적을 잡아 먹는 식균(食菌) 시스템이다. 적을 인식하면 곧 육박전을 벌려 적군을 포획, 포식(捕食)한다. 호중구는 적군이 내습할 때 맨 처음 싸움터에 투입되는 기동 타격대다. 하지만 적군의 기세도 결코 만만치 않아 호중구도 일부 희생을 감수해야 한다.
소리 없이 신체를 지키다 목숨을 바친 무명 순국열사(殉國烈士), 호중구 시신과 호중구에게 먹혀 살해된 적군의 시신이 뒤엉켜 노란 고름이 된다. 호중구의 희생과 헌신, 사랑의 뜻이 담긴 액체요 온 몸을 던져 신체를 지켜내다 산화한 무명 용사의 시신과 넋이 깃들어 있는 숭고한 액체다.
호중구는 수명이 2~3일에 불과하다. 따라서 골수에서는 매일 1조개의 호중구를 제조하여 예비 병력을 확보함으로써 만일의 사태에 대비한다.
호중구가 항상 백병전의 승자가 되는 것은 아니다. 전세가 불리하면 신체 치안 본부에서는 전투력이 뛰어난 대식세포를 싸움터에 투입한다. 지원병력이다. 대식 세포(Macorophage)는 호중구보다 더 크고 억세고 튼튼하며 수명이 더 길고 훨씬 많은 미생물을 먹어 치운다. 호중구보다 전투력이 뛰어난 특공대 병력이다. 흰피톨 가계의 단핵 백혈구(monocyte)가 핏줄을 빠져 나와 조직 내에서 투사로 양성된 것이다. 호중구가 중과부적으로 싸움에 밀리는 기색이 보이면 대식 세포가 지원군으로 현장에 투입되어 호중구와 연합군을 형성한다. 대식 세포는 뛰어난 전투력으로 침입자를 분쇄한다. 뿐만 아니라 병사하거나 자연사한 세포까지 먹어 치우는 왕성한 전투력을 발휘한다.
Macrophage의 ‘macro’는 ‘크다’는 뜻이고 ‘phage’는 ‘세포를 죽이는 세포’라는 의미다. 세포를 죽이는 커다란 세포가 대식 세포다. 적을 포식하는 투혼과 가공할 공격성, 수명을 다한 적혈구, 병사한 세포, 적의 시체 등 생물학적 쓰레기와 석면 등 이물질까지 닥치는 대로 포식하여 신체를 깨끗하게 치워주는 청소부로서의 기능도 있다
산소와 이산화 탄소의 교환이 이루어지는 폐포는 산소 섭취 면적을 확보하는 일이 중요하다. 공기에 실려 함께 들어 온 온갖 세균과 곰팡이, 먼지를 제거하여 배드민튼 코트 넓이(70 m2)의 폐포 표면적을 깨끗하게 유지하는 일도 대식 세포의 일이다

대식 세포는 호중구를 지원하며 적군을 퇴치한다. 대식 세포는 쓰레기 처리병 역할만 하는 것이 아니라 그 이상으로 여러 가지 효소와 항미생물제를 생산하며 그 외의 다른 면역계 세포와 심지어 뇌 세포 사이에서 통신병 역할을 한다.
전면전으로 치닫는 인체의 3차 방어선(체액성 면역)

2 차 방어 진지가 무너지면 전면전으로 치닫는다. 전면전은 재래식 백병전이 아니라 최신형 총기나 미사일 등 첨단 무기를 동원한다. 이때쯤이면 신체는 신체가 지닌 모든 수단을 가동시켜 전쟁에 올인한다. 호중구와 대식 세포가 주도한 무차별적 2차전과 달리 3차전은 적을 자세히 분석한 후 선별적으로 대응하는 세련된 전투 방식을 취한다. 적군을 식별하는 일은 2차전의 주역인 대식 세포의 몫이다. 적군을 포식한 대식세포가 적군의 수급을 자신의 표면에 매달아 어떤 적군이 침입했는지 공표해 주기 때문이다. 적의 수급을 자신의 몸체에 내거는 일을 ‘항원 제시’라고 한다. 항원제시 세포는 대식 세포 이외에도 수상 세포가 있다. 
헬퍼 T 임파구는 대식 세포가 매달아둔 적군의 수급을 알아본다. 만일 대식 세포, 수상 세포, 랑게한스 세포 등이 적의 수급을 매달아주지 않으면 헬퍼 T 임파구는 자력으로 적의 침공 사실을 알아채지 못한다. 대식 세포가 알려준 적의 기습 사실을 접수한 헬퍼 T 임파구는 즉시 승전을 위한 작전을 구사하여 예하 전투 대원에게 작전 지시를 내린다. 헬퍼 T 임파구는 신체에서 벌어지는 전투의 총지휘관이다
헬퍼 T 임파구는 잘 훈련된 킬러 T 임파구에게 명령을 하달한다.
“지금 대식 세포가 적군을 포획하고 있다. 지금 당장 대식세포를 죽여 적군의 준동을 근절하라”
적의 씨앗까지 제거하려면 적군을 포획한 아군까지 함께 살해하라는 것이다. 비정한 프로페셔널 킬러는 화학무기로 동료를 죽이고 만다.
킬러 T 임파구(Killer Cell)는 가슴샘이라는 특수 군사 학교에서 전문적인 살해 기술을 습득한 후 혈액과 임파관으로 진입한 세포다. 한 종류의 적군에 대해 한 부류의 킬러 무리가 존재하며 감염된 아군에게 독을 뿜어내어 독살한다.  킬러 T 임파구가 적군을 포획한 아군 병사를 찾아내면 곧 세포 분열로 증식하여 적군을 붙잡고 있는 아군을 죽인다.
헬퍼 T 임파구는 B 임파구에게 지시한다.
“그리고 B 세포야, 너희들은 가급적 빨리 많은 무기를 만들어내라”
B 임파구는 대식 세포의 표면에 효수된 적군의 수급을 보면 즉시 분열하여 혈장 세포와 기억세포, 2 종류의 새로운 방어군으로 변신한다. 혈장 세포는 정교한 미사일 무기인 항체를 생산하여 혈액과 임파액으로 보내주고 기억 세포는 적군의 수급을 분명하게 기억할 수 있도록 입력해 두고 훗날 수급과 동일한 적군이 침입하면 즉시 항체라는 무기를 만들어낸다 항체는 임파구가 만들어 낸 작은 Y 자 형태의 단백질이다. T 임파구, B 임파구 모두 항체를 만들어 내지만 B 임파구가 특히 많은 항체를 만들어 낸다. 형질 세포 1개 당 1 초에 1만 개의 항체를 만들어낸다. 항체가 혈액이나 임파액을 돌아다니다 자신의 모양에 들어맞는 적을 만나면 어김없이 달라붙는다. 여러 개의 항체가 하나의 적(미생물)에 달라붙어 보쌈을 하는 것이다. 대식세포는 항체가 보쌈한 적군을 더욱 쉽게 먹어 치운다. 항체는 적의 신체 표면에 달라 붙어 적군을 포박하여 적군이 움직임을 제한한다. 항체에게 포박당한 적은 보체에 의해 파괴된다. 그 나머지 병력은 대식 세포가 포식한다.

항체의 기능은 방어 세포를 돕는 일이다.
1) 항체가 적의 몸체에 달라 붙으면 대식 세포가 더욱 군침을 흘리며 쉽게 적군을 포식하며
2) 항체는 적의 활동을 불가능하게 하고
3) 항체가 적군을 보쌈한 상태에서 보체를 끌어 들여 세균을 폭파시킨다.

항체는 미리 만들어 놓을 수 없다. 적의 침공이 있을 때마다 다시 제조해 내는 것이다. 하나의 B 세포는 한 종류의 항체만 생산해 낸다. 따라서 온갖 종류의 항체를 가진 온갖 B 세포가 끊임없이 혈액과 림프액을 부유하다 자기와 딱 들어 맞는 항원(적군)을 만나면 수많은 항체를 뿜어 낸다. 항체는 스스로 움직이지 못하기 때문에 혈액과 임파액을 떠다닐 수 밖에 없다.
대식 세포가 세균 하나를 먹게 되면 세균의 항원이 대식 세포 표면에 나타난다. 항원 표시를 달고 있는 대식 세포가 돌아다니다 표식과 들어 맞는 B 세포와 마주치면 B세포는 계속 세포 분열을 하여 1) 혈장 세포가 되어 엄청난 항체를 만들어 내고 2)기억세포가 되기도 한다. 한 개의 혈장 세포는 1초에 30개 항체를 만들어 낸다. 생성된 항체는 자신과 들어맞는 미생물을 찾아내서 달라 붙는다.

보체는 9가지 단백질이 함께 결합 해야 위력을 발휘한다. 조용히 혈액을 떠다니다가 항체가 달라 붙어 있는 적군을 만나기만 하면 보체가 함께 달라붙는데 9가지 단백질이 차례로 모두 달라 붙게 되면 적이 파열되어 폭사하게 된다. 미생물 세포질에 구멍을 뚫어 세포질 내용물이 밖으로 터져 나와 죽는 것이다.
대식 세포가 세균 하나를 먹게 되면 세균의 항원이 대식 세포 표면에 나타난다. 항원 표시를 달고 있는 대식 세포가 돌아다니다 표식과 들어 맞는 B 세포와 마주치면 B세포는 계속 세포 분열을 하여 1) 혈장 세포가 되어 엄청난 항체를 만들어 내고 2) 기억세포가 되기도 한다. B세포와 T세포는 합심하여 혈류와 임파관에서 여러 해 동안, 때에 따라서는 평생토록 순환하는 기억 세포를 만들어 낸다. 과거에 걸렸던 것과 같은 균주의 질병이나 이물질에 재차 감염되면 기억 세포들이 그것을 즉각 알아내 신속하게 집중 공격을 감행하도록 면역계를 소집한다. 기억 세포는 침입자가 처음 공격했을 때 무찔렀던 형태의 B세포와 T세포를 엄청나게 대량 생산하여 새로 침입한 적들에게 발 디딜 틈을 주기 전에 퇴폐시킨다. 처음 침범 시 3주일이 걸리던 것이 이제는 접전을 벌이기도 전에 전쟁을 신속하게 끝낸다. 이전 감염때 침입자에 대한 면역이 이미 형성되어 있기 때문이다.



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