우리몸에 병원체가 들어오게되면 몸은 면역기능을 발동시킵니다.
병원체가 우리몸을 침입했을때 몸에서 발동되는 면역기능의 종류에는 어떤것들이 있으며 더나아가 이러한 면역반응으로 발생하게되는 장기이식거부반응과의 관계에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
1. 면역기능의 종류
외래의 침입자로부터 몸을 보호하는 면역 기능에는 크게 두 가지가 있습니다. 특정한 병원체를 경험한 후에 생성되어 해당 병원체가 다시 침입하면 이를 막아내는 '적응성 면역반응'과 병원체를 경험하기 전부터 존재하는 '내재성 면역반응'입니다.
적응성 면역반응은 주로 병원체 및 병원성 단백질과 결합하여 이를 무력화하는 항체에 의한 '체액성 면역반응'과 세포의 의해서 이루어지는 '세포성 면역반응'으로 구분됩니다. 20세기 들어와서 면역에 대해 이해하기 시작하면서 가장 먼저 많은 지식을 축적하게 된 것은 항체에 의한 체액성 면역반응이었습니다.
그리고 곧 이어 이미 병원체에 감염되어버린 세포를 처리하는 세포성 면역반응이 있다는 것도 알게 되었습니다. 세포성 면역반응은 병원체에 감염되어 병원체의 생산 공장으로 변해버린 세포를 제거하는 메커니즘이 세포에 있다는 의미입니다.
이 메커니즘이 작동하려면 감염된 세포가 '내 병원체가 감염되어 있으니 이를 처리해달라' 라는 신호를 세포 밖으로 내보내야 합니다. 이러한 구조요청 신호는 세포 표면에 화학적으로 표시됩니다. 세포독성 T세포가 이 신호를 알아채고 감염된 세포를 처리하여 병원체가 더 이상 확산하지 않도록 막습니다.
세포가 병원체에 감염되었다는 것을 외부에 아려주는 단백질이 바로 HKL/MHC입니다. 세포는 내부에 침입한 병원체의 단백질을 분해할 수 있습니다. 이렇게 분해된 병원체의 단백질 조각은 MHC에 결합되어 세포 표면으로 이동해 전시됩니다.
세포독성 T세포를 비롯해 여러 T세포가 가지고 있는 T세포 수용체가 이 단백질 조각들을 인식하게 됩니다. T세포 수용체는 항체와 거의 흡사한 구조를 가지고 있는데, MHC에 붙어서 세포 표면에 전시된 단백질 조각에는 병원체의 단백질뿐 아니라 세포가 원래 가지고 있는 단백질 조각도 포함이 됩니다.
만약 T세포 수용체가 세포의 원래 단백질 조각까지 공격해 죽이면 '자가면역질환'을 일으키게 됩니다. 따라서 정상적인 경우에는 이런일이 없도록 자기 자신의 단백질 조각과 결합된 MHC를 인식하는 T세포는 발생과정에서 죽게 됩니다.
2. 세포성 면역반응과 장기이식 거부반응의 관계
이러한 세포성 면역반응과 장기이식 거부반응이 어떻게 관련되어 있을까요? 사람의 MHC에는 수많은 변종이 있는데, 서로 다른 두 사람은 다른 종류의 MHC를 가지고 있습니다. 장기 이식된 타인 유래의 세포는 원래 내 몸의 세포와는 다른 타입의 NHC를 가지고 있습니다.
타인 유래의 세포에 있는 MHC가 원래 내 몸에도 존재하는 단백질 조각을 세포 표면에 전시하는 경우를 예로 들어 보겠습니다. T세포 수용체는 MHC를 인식할 때 MHC와 MHC에 올려져 있는 단백질을 하나의 덩어리로 인식하게 됩니다. 그런데 원래 내 몸에 있던 단백질 조각과 타인 유래의 MHC가 결합된 복합체는 T세포에게 매우 낯설어서 마치 외래 단백질이 결합된 MHC라고 착각하고 공격하게 됩니다. 그 결과로 나타나는 것이 바로 '급성 장기이식 거부반응'입니다.
거부반응은 간접적인 경로로도 나타납니다. 몸 안에 들어온 공여자의 세포가 죽은 후, 내 몸에 원래 있던 항원 전시 세포가 죽은 세포의 MHC 단백질을 흡수하여 분해한 다음 자신의 MHC에 전시합니다. 이경우에는 MHC자제는 자신의 것이므로 거부반응을 일으키지는 않습니다. 그러나 분해하여 자신의 MHC에 전시한 단백질 조각은 '낯선 것'으로 인식한 T세포가 활성화되고, 타인 유래의 MHC가 존재하는 세포를 공격하는 면역세포가 활성화됩니다. 그 결과는 '만성 장기이식 거부반응'으로 나타나게 됩니다.
장기이식 거부반응의 메커니즘이 알려지게 되면서 이것을 회피하기 위한 방안들이 등장하게 됩니다. 대표적으로 면역억제제를 사용하는 방법입니다. 세포성 면역과 체액성 면역 등 일부 면역반응을 억제하는 약물들이 발견되었는데, 장기이식 직후 급성 거부반응이 일어날 때쯤 면역억제제를 투여하게 되면 거부반응이 급격하게 줄어들게 됩니다.
장기 공여자와 수혜자의 HLA/MHC 유전자형을 검사하여 거부반응을 최소화하는 유전자형을 찾고 면역억제제를 이용할 수 있게 됨으로써 장기이식은 이전보다는 보편화될 수 있었습니다.
그러나 장기이식에는 근본적인 한계가 있습니다. 인체에 이식하려면 인간의 장기여야 하기 때문입니다. 2개가 있는 콩팥을 제외한 장기는 뇌사한 사망자의 기증이 없다면 얻을 수가 없는 것입니다. 이런 한계로 인해 완전한 장기 이식이 아니라 장기를 구성하는 세포를 이식하여 질병을 치료하는 방법이 모색되었습니다. 세포치료는 19세기부터 시도되었지만 최초로 실질적은 효과를 보게 된 것은 1950년대의 골수이식이었습니다.
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