건강 ≫ 질병 ≫ 면역
면역의 의미론
면역 마저 독성이 있다
- 면역 거부반응
- 면역 억제되면 노화도 일부 억제된다
- 과민성 Allergy, Atopy>
- 과잉 : 벌의 독
- 자가 면역질환
- 교원병, 류마티스
- 염증반응 : 동맥경화, 비만
타다토미오
001. 뇌와 면역계 - `정신적 자기`와 `신체적 자기`
002. 면역은 자기를 인식하는 데에서 - 흉선과 면역과정의 수수께끼
003. 면역의 인식론 - 네트워크설을 중심으로
004. 시스템으로서의 면역 - 인터루킨 왕국의 흥망
005. 슈퍼시스템으로서의 면역 - `자기`를 성립시키는 장치
006. 슈퍼인간의 붕괴 - 면역계의 노화
007. 에이즈와 문화 - RNA와 바이러스 유전자의 모략
008. 알레르기의 시대 - 상호거부의 논리
009. 안이면서 바깥인 것 - 관으로서의 인간
010. 면역계의 반란 - 자기관용과 자기면역
011. 면역으로부터의 도주 - 암은 왜 배제되지 않는가
012. 해체된 `자기` - 다시 `자기`에 대해
이 책의 저자 타다 토미오는 면역체계가 가진 다목적성과 애매함, 불확실성을 정면으로 맞닥뜨리고 씨름한다. 아니, 면역에 대한 그의 인식론은 불확실성을 중심으로 짜여져 있다고 보는 것이 옳을 것이다. 책의 서두는 메추리와 닭의 키메라로 시작해, ‘자기’와 ‘비자기’를 나누는 면역문제에 자연스럽게 접근하고, 뒤이어 ‘자기’를 인식하는 면역체계 - 폐쇄구조의 네트워크가 가지는 ‘개방성’을 중심으로 - 로 이어진다. 독자들이 이 정교하고 세련된 면역 구조에 매력을 느낄 즈음 그는 미화된 ‘교묘함’을 깨부수고 ‘인터루킨’이라는 다목적 적이고 애매한 물질이 바로 면역의 본질이라는 것을 내세워 면역이라는 슈퍼시스템의 ‘장황함’을 맞닥뜨리게 한다. 그리고 한발 더 나아가 ‘자기’와 ‘비자기’의 구분마저도 가변적이고 상대적인 것에 지나지 않음을 폭로해 ‘我’와 ‘非我’의 이분법속에 갇혀있던 독자들을 혼란의 도가니에 밀어 넣는다. ‘자기란 무엇인가’라는 부제가 말해주듯 독자들이 면역학적인 ‘자기’는 쉽사리 규정되는 것이 아님을 숙지하게 한 후에 차차 교통정리 하듯 ‘자기’가 어떻게 성립하고 유지되는지, 또 어떻게 붕괴하는지 -면역계의 노화- 설명하고는, 현대인에게 중요한 면역문제로 각인된 알레르기와 자가면역증, 에이즈에 대해 언급하고, 다시 ‘자기’의 ‘비자기화’, ‘해체된 자기’로서 글을 마친다. 요컨대 이 글을 가로지르는 핵심 사상은 행위의 집합으로서의 ‘자기’는 그때마다의 내/외적 환경에 의해 ‘규정’된 위험한 균형일 뿐이며, 면역의 핵심, 더 나아가 생명현상의 본질은 redundancy와 ambiguity 에 있다는 것이다.
---
펀글 :
면역학, 자기’의 ‘비자기’화를 감시하는 것
"안이면서 바깥인 것은 면역계를 만들어 내고, 소화관이라는 구조를 만들기 위해 반드시 필요한 내부세계는 인간에게 내장의 부속물에 해당된다. 한쪽에서는 보통 ‘자기’로 처리되던 단백질이 절단되면 숨겨져 있던 정보가 나타나 그것이 ‘비자기’로 인식된다. ‘자기’와 ‘비자기’는 미리 선험적으로 구별되는 것이 아니다.
T 세포가 ‘비자기’를 인식하는 것은 원래 ‘자기’인식의 부산물이라는 사실이 밝혀졌다. 1960년대까지는 면역학이 면역계를 ‘비자기’를 인식해 배제하는 시스템으로 손쉽게 규정했던 데에 대해 오늘날의 면역학은 원래의 ‘자기’를 인식하는 기구가 ‘자기’의 ‘비자기’화를 감시하는 것이다.
‘비자기’는 언제나 ‘자기’라는 맥락 위에서 인식된다. 책[면역의 의미론] 은 흥미롭게도 자기(自己)와 비자기(非自己)라는 철학서에서 나옴직한 주제를 바탕에 깔고 면역에 관해 이야기하고 있다. 자기를 인식하는 데에서부터 시작되는 면역시스템. 그리고 자기를 인식함으로써 자기 이외의 비자기에 대해 무섭도록 철저히 거부하고 배제하며 가끔은 자기를 붕괴하면서까지 비자기를 거부하는 것이다.
그렇다면 과연 자기(自己)란 무엇인가?
책은 면역학에 철학을 접목시키는 독특하고 신선한 관점을 보여준다. 하지만 [면역의 의미론]이 철학책은 아니기에 이렇듯 형이상학적인 질문들로 점철된 것은 아니다. 면역계의 구성과 시스템의 작동 원리, 노화와 면역계의 관계, 에이즈, 암 등 면역에 관한 여러 부분들을 설명하며 면역에 관한 독자의 지적 욕구를 충분히 채워주고 있다.
정신적 자기와 육체적 자기 외에도 흥미로웠던 부분은 인간을 관(管)으로서의 설명한 부분이었다. 간단히 소개하자면 인간의 소화기관, 즉 식도, 위, 장. 항문에 이르기까지 이러한 부분에 굉장히 많은 면역세포들이 몰려있으며 외부의 물질과 계속적인 접촉이 일어난다. 이것은 곧 안이 아니라 바깥이며 '관(管)으로서의 인간'이라는 것이다. 읽고 나서 이렇게 접근할 수도 있구나 하며 저자에 대해 감탄했었다"
면역계 구성요소, 기관, 면역 세포, 사이프 파인
면역학이란 자기와 비자기를 구별해서 비자기를 구별하는 신체반응이다.
제1장 뇌와 면역계 -'정신적 자기'와 '신체적 자기'
-'자기'와 '비자기'
- 뇌와 면역계, 어느 쪽이 우위인가
- 이식에 대한 거부반응
- 이식편 대 숙주 반응
- 이식과 뇌사
면역은 자기와 비자기를 비교해 비자기를 제거하는 실세기관이다. 면역계는 구성요소가 많고, 특히 기관, 면역 세포, 사이프 파인으로 나뉜다. 면역기관에는 골수라는 조직이 있는데 모든 면역세포들의 모세포 존재인 골수, 흉선이라고 하는 기관 T세포가 분화 발생하는 장소는 1차 면역기관이라 한다.
2차 면역기관인 비장. 림프절이다.
흉선은 면역계에서 중추적인 역할을 하는 기관이다. 이 흉선에서 T세포라는 면역계의 핵심세포가 만들어 지며 자기 안으로 들어오는 비자기를 철저히 배제해 버리는 역할을 한다. 그런데 기존의 흉선을 제거하고 다른 개체의 흉선을 이식하자 이식된 흉선은 자기의 뇌를 비자기로 인식하고 공격했다. 즉 정신적 자기가 육체적 자기로부터 거부당하는 상황이 발생한 것이다. 즉 면역계에서 자기를 인식하는 것은 뇌가 아닌 흉선인 것이다. 그렇다면 자기(自己)란 뇌인가? 흉선인가?
우리 몸에서 외부세계와 반응 하는 것. 외부세계와 접촉하는 폐, 장 부분 등 이물질이 들어오면 면역 장내에서 림프절이 중요하다. 피부가 외부세계와 접촉하는 것이다. 사이프판은 요즘50개정도 알려졌다. 인터루킨 4. 5. 6 번은 항체를 만드는 것들로 알아두면 좋다. 인터페론, 암치료할 때 쓰임 사이프판의 일종.
제2장 면역은 자기를 인식하는 데에서 - 흉선과 면역과정의 수수께끼
- 역사 속의 면역
-'비자기'에 대응하는 면역
- 수수께끼의 열쇄 '흉선'
- '자기'의 '비자기'화
- 교육과 죽음의 프로그램
- '자기' 중심적인 면역
면역계를 '자기와 비자기를 구별하는 시스템'이라 했다. 저자는 비자기 인식보다는 자기인식이 면역계의 본질적인 면, 자기를 인식하려면 자기 표시가 돼 있어야 한다고 말했다. 자기표시는 natch 1 자기세포가 된다. 4개의 단백질로 되는 것이다. 그중의 한 단백질 세포의 막. 장기이식을 하면 거부반응을 일으킨다.
주요조직적합항원, 단백질을 만드는 것들을 MH라 부른다. 사람은 MHC 의 유전자로 이뤄진다.
면역계가 자기세포와 비자기세포를 비교한다. 단백질의 일부가 MH+1에 실림. 바이러스부터 운영된 표면에 노출되면 면역계에서 이물질의 등장을 알려주는 형식이다.
모든 다세포로 이뤄진 생물의 면역계는 모두 자살프로그램을 가지고 있다. 마이크로파지는 아메바,
전문적 항원제시세포 등 일반세포들은 수동적이다. 바이러스 단백질이 우연히 실리는 것이다.
능동적으로 찾아다니면서 소식을 전하면서 마이크로 파지 같은 것. 이물질 들어오면 비자기 이물질들은 정상세포 이물질 등과 함께 MH 단백질에 실려서 면역계에 알려준다. 이것을 T세포가 인식하고, 전문적인 항원 MH+2 똑같이 4개의 단백질로 결합한다.
MH는 '자기'를 표시자는 단백질이다. 따라서 '비자기'를 인식하기 위해서는 MH로 들어가서 비자기를 인식하고, 해당 세포들을 MH에 반드시 실어야 한다. 알레르기 같은 경우, 여러 가지 원인이 있지만 유전적인 요인과 환경적인 요인 등이 크다.
어떤 사람은 MH 단백질에 이물질을 실을 수 있다. 꽃가루에 대한 이물질 등.
비자기는 언제나 자기 인식과 관련돼 있고, 면역계는 원래 이물질을 제거하는 시스템, 외부에서 관찰하는 시스템. 외부세계를 감시하는 시스템 등이다. 예를 들어 암세포 같은 경우 세포들이 결제 시스템과 조화를 이뤄야 한다.
3. 면역계는 정교하고, '자기'와 '비자기' 구분된다.
면역계가 '자기'와 '비자기'를 구분하는 방법은 두 가지가 있을 수 있는 데 먼저 '자기' 명확하게 규정하고, '비자기'를 나머지로 구분하는 방법이다. 또한 '비자기'로 먼저 규정하고. 나머지는 '자기'로 인식하는 방법이다.
제3장 면역의 인식론 - 네트워크 설을 중심으로
- 인식분자로서의 항체
- 항체분자의 불가측성
- 네트워크설의 등장
- '폐쇄구조'로서의 네트워크
- 네트워크의 '개방성'
- 네트워크에 의한 조절
- 투박한'자기'와 세련된'자기'
- 반응할 것인가, 말 것인가
- 네트워크설의 몰락
면역 시스템, 외부세계에 대해 반응하는 것
면역계는 정확히 자기 성분을 구별하고, 자기성분에 관해서는 면역 반응을 일으키지 않는다.
즉, 면역 시스템이 메추라기의 흉선이 되는 부분을 메추라기로부터 비자기라고 인식하지 않는 것과 같다.
흉선은 T세포가 분화 발생하는 것으로 면역반응을 일으키는 능력도 없고, '자기'와 '비자기'를 구분할 수 있는 능력도 없다. '골수'에 있다가 T세포로 있으면서 흉선에서 성숙해 나오게 되는 것이다.
흉선에서 어떤 반응이 일어나기 때문에 '자기' 성분에 의해 관용적이 되는가?
'자기'성분과 반응하는 T세포는 죽는다. 일단. 흉선 내부에서 일어나는 것. 면역체는 이물세포가 들어오면 많은 분열을 한다. 반응 할 수 있는 T세포. 다른 흉선 세포들이 있는 세포들과 만나게 된다.
자기 표시에는 인식을 해야 하는 데. 자기 MH 반응하기 위해 T세포만 표시해놓고, 자살 프로그램을 작동 시켜 '자기'와 반응하는 세포들을 선택한다. 이런 세포들은 '자기' 단백질은 단백질 표면에 발현돼 있다. 반응을 해서 '자기' 성분들과 반응하는 세포들은 다 죽는다. 결국 다양한 비자기세포들만 인식할 수 있는 T세포만 살아남는다.
'자기'성분에는 반응하지 않은 T세포
'자기'를 포함해서 반응 할 수 자기성분과 반응할 수 있는 T세포들은 제거 된다. 선별이 일어나는 '비자기 '성분과 반응 할 수 있는 T세포를 만든다.
루마티즘. 천식 등. 면역계가 '자기' 세포나 '자기'성분과 반응해 생기는 병이다. 자기면역 질환들은 어떤 세포들과도 반응 할 수 있다. 특수한 조직과 온 몸 전체에 대해서 반응 할 수 있는 자기면역 질환이 적혈구를 분열해 갑상선. 근육. 근육이 움직인다.
좋아하는 철학자 한분은 "자기의 인식은 소극적인 자기인식에서 적극적인 자기인식으로 진화" 된다로 면역계를 말했다. 소극적 자기인식, '비자기'에서 규정해 적극적인 '자기' 인식하는 방법으로 비과학적인 면역을 면역계가 '자기'를 규정하는 방법을 설명한 것이다.
과학과 철학 공존, 명확한 이해관계 성립해야 가능
과학적인 사실을 있을 때 철학적인 사실을 붙이기도 하는데 그때, 철학적 사실로 인해 과학이 더 풍요로워 질 수 있다. 그러나 과학적인 잣대를 잘 못 인식하게 되는 오류를 범할 수 있으니 주의해야 한다. 잘못된 과학이해가 형이상학적인 철학과 만나 과학이 허망해 지고, 망상이 되기 마련이다.
또한 과학적 사실을 있는데 너무 일반화 시키거나, 과학적 연구가 지나치게 확대되는 것은 본질적인 면에서 벗어나는 현상임을 알아둬야 한다. 과학적인 사실에서 철학적인 사실을 넣으려면 전문가와 같이 충분히 논의를 한 다음에 철학으로 논해야 한다.
사람의 면역계는 노화가 되면 늙게 되는 것이다. 본질적으로 보면 자기와 비자기를 구별하는 능력이 약해지는 것. 대표적인 현상으로 흉선 기능이 떨어진다고 할 수 있다. 10대에는 흉선의 무게가 35g 정도 되는데 60대는 1/4인 7~8g이 된다. 이것은 흉선이 아예 없어지거나 지방만이 남은 것이다. 따라서 노인들의 면역계는 떨어진다. 그러나 그 숫자적으로는 젊어서 흉선이 있을 때나 없을 때나 비슷하지만, 내용적으로 틀리다는 것 알아둬야 한다. 항체의 레벨도 노인이 되면 높아지는데 내용은 부실해 것과 마찬가지로 말이다. 이렇게 되면 면역기능이 떨어지고, 다양한 비자기 인식도 떨어진다.
따라서 나이가 들면 병에 자주 걸리게 되는 것이다.
------
제1장 뇌와 면역계- ‘정신적 자기’와 ‘신체적 자기’
◉ 자기와 비자기
- 메추라기의 신경관 일부(완신경총)를 닭의 수정란에 이식하면 부화한 흰 병아리에는 검은 메추라기의 깃털이 나 있게 됨
- 일단 정상적으로 자라나, 생후 3주에서 2개월쯤 되면 사망
- 메추라기에서 유래한 신경세포를 닭의 면역계가 비자기인 이물로 여겨 받아들이기를 거부하기 때문
- 그러나, 흉선의 모세포들을 같이 이식하면 거부반응은 일어나지 않으므로, 메추라기의 세포를 자기로 인식하느냐 비자기로 인식하느냐는 흉선이 결정
- 이 실험은 자기란 무엇이고, 비자기는 무엇인가 하는 중대한 근본적인 문제를 제기함
◉ 뇌와 면역계, 어느 쪽이 우위인가
- 메추라기의 신경관 대신 뇌의 전구구조인 뇌포의 일부를 닭에 이식하면, 능뇌, 소뇌, 중뇌, 간뇌 등이 메추라기에서 유래한 메추라기의 머리를 가진 닭이 만들어짐
- 메추라기의 뇌가 이식된 병아리의 우는 방식에 비추어 보아 행동양식은 메추라기형으로 전환되는 듯
- 이 키메라 동물은 이식된 메추라기의 뇌가 닭의 면역계에 의해 거부되어 일어나는 뇌기능 장해로 생후 10여 일 만에 사망
- 이를 통해 개체의 행동양식, 이른바 정신적 자기를 지배하는 뇌가 또 하나의 자기를 규정하는 면역계에 의해 비자기로 배제되어 버린다는 점을 알 수 있음
◉ 이식에 대한 거부반응
- 인간의 구성부분은 혈액형 정도의 예외를 제외하면 모두가 거의 비슷함에도 불구하고 인간들 사이의 이식이 성립하지 않는 이유는 면역계가 각 개체의 미묘한 차이를 인식해 자신과 다른 세포나 조직을 철저히 거부하기 때문
- 식별의 표적이 되는 것은 조직적합항원(사람의 경우 HLA 항원이라고 부름)이라는 단백질로, 같은 종의 인간끼리는 단백질 분자가 대개 별 차이가 없는데, HLA 항원만은 다형성이 높음
- 조직적합항원은 주요조직적합유전자복합체(MHC)라 불리는 유전자군에 의해 결정되는데, MHC유전자는 인간의 경우 제6염색체에 존재하고, 각각의 유전자가 서로 다른 6종류의 분자를 세포표면에 발현시키며(사람은 어머니와 아버지로부터 각각 6종류의 유전자를 물려받으므로 최대 12종류의 HLA분자를 세포표면에 갖게 됨), 각각의 분자가 개체마다 약간씩 다를 뿐만 아니라 그 조합에 의해서도 개체 사이의 차이가 발생하기 때문에 자신과 똑같은 HLA 조합을 갖고 있는 다른 사람을 찾기란 매우 어려움
- 이식에 대한 거부반응은 HLA 분자 가운데 어느 하나가 달라도 일어날 수 있는데, 결국 면역학적으로 자기와 비자기를 규정하는 것은 HLA 항원이라고 부르는 6종류의 분자와 그 조합임
- HLA 항원의 일부(클래스I 항원)는 모든 세포의 표면에 나타나고, 항원제시를 거쳐 CD8 킬러 T세포에게 미생물감염이 일어났음을 알리며, 또 한 종류의 HLA 항원(클래스II 항원)은 백혈구의 일부와 피부세포의 일부 등(마크로파지, B세포, 피부의 랑게르한스 세포, 흉선의 상피세포 등) 한정된 세포에만 나타나고 항원제시를 거쳐 CD4 헬퍼 T세포에 의해 인식되며 헬퍼 T세포를 자극하여 다양한 인터페론 생산토록 함
- T세포라 불리는 면역세포는 자신과 다른 HLA항원을 가진 세포를 발견하면 다양한 수단을 사용하여 공격(직접 달라붙어 파괴하는 때도 있고, 림포카인이나 인터루킨 분자 같은 생물학적 활성물질을 분비해 다른 세포를 동원하여 자기 이외의 세포를 배제할 때도 있음)
- 한번 거부반응을 일으킨 숙주에 다시 같은 제공자의 조직을 이식할 경우, 거부는 훨씬 빨리(1∼2일 이내) 일어나는데(2차 이식반응), 숙주는 처음 거부한 조직의 MHC를 기억하는 것임
◉ 이식편 대 숙주 반응(GVH 반응)
- 골수 안에는 모든 조혈세포와 면역세포로 분화할 수 있는 원시세포인 조혈간세포가 있음
- 골수 이식은 혈액의 세포계를 전부 바꾸기 위해 행해지는데, 중증의 조혈장애나 백혈병 등의 치료법으로 사용됨
- 이때 제공자의 골수에 있는 T세포를 반드시 배제해야 하고, 그렇게 하지 않으면 주입된 골수세포의 T세포가 숙주(수용자)를 비자기로 인식해 격렬하게 공격하는 ‘이식편 대 숙주 반응’이 일어남
- 이식은 이 관용 없는 면역계를 강력하게 억눌러 때로는 무방비상태로까지 만든 다음 시행하지 않으면 안되고, 이식된 장기에 대해서만 관용하고 다른 침입자에 대해서는 여지 없이 공격하게 하는 방법은 아직 발견되지 않음
◉ 이식과 뇌사
- 이식에 대한 거부반응은 개체의 전일성을 지키기 위하여 자연이 특별히 소중하게 키워 온 생명의 기구
- 지금까지는 죽음의 세가지 징후, 즉 심장박동의 정지, 호흡의 정지, 동공반사의 소실로 죽음을 판정하였고, 그것은 뇌의 죽음과 신체의 죽음 두 가지를 입증함
- 장기를 이식하려면 뇌사를 개체의 죽음으로 받아들여야 하나, 이 문제가 쉽지 않은 이유는 뇌의 죽음과 신체의 죽음 사이에는 메워지지 않는 틈이 있기 때문인데, 뇌사가 있더라도 호흡유지장치에 의해 신체가 살아 있고, 이 신체는 이식을 거부하고 면역반응을 일으킬 수 있음
- 뇌사를 총체적인 죽음으로 받아들이기 위해서는 과학자의 생명관을 되물어야 하고, 동양인 고유의 생사관(정신과 신체를 나누어 생각하지 않음)에 기초해 검토할 필요가 있는데, 그때 면역학은 신체적인 자기의 근거를 제공하고 개체의 생명에 대해 발언권을 가질 것임
제2장 면역은 자기를 인식하는 데서- 흉선과 면역과정의 수수께끼
◉ 역사 속의 면역
- 카르타고는 기원전 406년 그리스의 식민도시 시라쿠사를 공격하였으나 역병이 발생하여 군대를 철수하였고, 8년뒤인 기원전 398년 다시 시라쿠사를 공격하였으나 다시 역병이 발생하였는데 8년전에 역병을 겪은 시라쿠사군에는 병자가 적었으나, 새로 편성된 카르타고군에는 환자가 속출함
- 중세 유럽 페스트 환자의 간호에 나섰던 수도승들은 병에 걸려도 회복되었고, 페스트가 한창 만연하고 있어도 두 번 다시 병에 걸리지 않음
- 이러한 면역을 의료에 응용한 것이, 제너의 종두술(천연두), 파스퇴르(다양한 전염성 질환- 광견병, 닭콜레라, 탄저병 등)
- 파스퇴르는 면역의 본질을 ‘한 번 걸리면 두 번 다시 걸리지 않는 것’으로 정의하고, 일반법칙으로 확립
◉ 비자기에 대응하는 면역
- 면역의 개념이 자기와 비자기를 식별하는 것으로 받아들여지게 된 것은 금세기 초이고, 1970년 무렵까지는 면역을 비자기에 대응하는 시스템으로 파악함
- 그 뒤 면역이 왜 자기를 반응의 대상에서 제외하는가를 실험적으로 검증하게 되었고, 다음과 같은 것들이 현대면역학이 해명의 대상으로 삼고 있는 문제들임(자기란 무엇이고 비자기란 무엇인가, 자기와 비자기를 구별할 필요가 있을까, 구별하는 능력은 어디에서 무엇이 정하는가, 그러한 능력이 상실되면 어떻게 되는가, 비자기의 침입에 대해 자기는 어떻게 행동하는가)
◉ 수수께끼의 열쇠 ‘흉선’
- 흉선은 자기와 비자기의 식별 능력을 부여하는 면역의 중추장기(메추라기의 신경관을 닭에 이식할 때, 메추라기의 흉선으로 발달할 모세포들을 같이 이식하는 경우 메추라기의 세포가 자기의 일부로 인정받게 되어 검은 날개가 난 닭은 키메라로 생존)
- 흉선이 주목받게 된 것은 1961년 밀러 박사가 논문을 발표하면서부터인데, 밀러 박사는 흉선을 적출한 동물들을 기르는 과정에서 여러 가지 사실을 알게 됨(림프구성 백혈병에 걸리기 쉬운 마우스로 실험하면 백혈병에 걸리지 않음, 흉선을 떼어 낸 동물이 감염증에 걸리기 쉬움, 이종 동물의 적혈구 등을 주입해도 항체가 만들어지지 않음, 일찍 죽음)
- 흉선은 가슴 안에 있는 말랑하고 뽀얀 색의 장기로, 사람의 경우 10대 전반에 크기가 최대로 되고 그 때의 무게는 약 35g이며 성적으로 성숙한 뒤에는 급속히 작아지고, 밀도에 있어서는 40대에는 절반으로, 60대에는 4분의1로 줄어들며 80대에는 대부분이 지방으로 바뀌어 흔적 정도만 남고(흉선의 중요한 특징: 상당히 정확한 생물시계), 흉선이 작아지면서 면역계에는 자기와 비자기를 잘 식별해 내지 못하는 무서운 자기붕괴현상 나타남
- 흉선은 태생기초에 상피세포로부터 만들어지고, 상피세포들이 그물 모양으로 된 곳에, 원시적인 조혈세포인 간세포(幹細胞)가 옮겨와 급속히 분열과 증식을 되풀이하여 생긴 림프구라는 세포가 그물 안에 가득 차게 되는데, 보통 10억개의 림프구가 삶
- 흉선 안에 가득 찬 림프구의 극히 일부는 혈류를 타고 림프절이나 지라, 편도선 등 이른바 면역장기라는 곳으로 옮겨가는데, 이 흉선에서 공급되는 세포가 T세포라는 림프구(사람의 말초 림프구의 약 70%가 T세포)로서 여러 가지 면역 반응에 참가하고, 이미 역할이 분담되어 있어 헬퍼 T세포(항원펩티드를 결합한 클래스II 분자의 자극을 받으면 다양한 인터루킨을 분비해 면역반응 증강), 서프레서 T세포(IL10 등의 억제인자를 만들어 면역반응 억제), 킬러 T세포(클래스I 분자에 결합된 바이러스 단백질과 암 항원 등을 인식해 살해= 비자기의 세포나 자기의 변질된 세포 등을 배제) 등으로 나뉘며, 자기와 비자기를 식별하기 위한 분자인 T세포 항원리셉터(TcR)를 세포표면에 안테나처럼 달고 있음
- T세포의 기능 분담과 직결되어 몇 가지 세포표면분자가 발현하는데, CD3 분자(항원리셉터에서 나오는 신호를 전함), CD4 분자(헬퍼 T세포에 특유), CD8 분자(서프레서 T세포와 킬러 T세포에 특징적) 등이 T세포표면에 배치되어 있고, 서로 다른 유형의 CD 분자를 갖고 기능을 달리하는 T세포는 늘 일정한 비율로 흉선에서 만들어져 공급되나, 이 프로그램이 어디에 쓰여져 있는지는 지금도 알려져 있지 않음
- 흉선에서 태어난 세포의 96∼97%는 흉선에서 나가지 못하고 죽는바, 흉선은 T세포가 태어나는 곳인 동시에 묘지임
◉ 자기의 비자기화
- T세포는 직접 비자기를 발견하여 그것과 반응하는 것이 아니라 비자기가 먼저 자기 안에 들어와 자기를 비자기화하면 그것을 인식하는 것임
- 달걀흰자에 포함된 알부민 단백질이 사람의 혈액 안에 침입→ 백혈구계의 세포 마크로파지가 이물을 삼켜 세포 속에 있는 효소로 분해하는 도중에 알부민 조각이 마크로파지의 표면에 나옴→ 알부민과 마크로파지에 있는 HLA 항원의 일부(클래스II 항원)와 결합하여 마크로파지의 표면에 떠오름(항원제시)→ HLA에 결합된 이물조각을 T세포 표면의 안테나인 TcR 분자가 인식하면 T세포가 흥분해 세포 내에 새로운 신호를 형성하므로 유전자가 다양한 활성분자를 합성→ 최종 결과로 달걀흰자의 알부민에 대한 항체가 합성
- 인플루엔자와 같은 바이러스에 감염→ 감염된 세포 내에서 증식하는 바이러스 단백질 조각이 HLA 항원(클래스 I항원)에 결합(항원제시)→ T세포가 HLA의 항원에 붙은 바이러스 단백질 조각을 발견하고는 분열, 증식→ 증식한 T세포는 다시 TcR 안테나를 사용하여 바이러스 항원을 제시하고 있는 자기의 감염된 세포에 달라붙어 살해→ 바이러스에 감염된 세포는 파괴되고, 밖으로 나온 바이러스는 또 하나의 면역분자, 즉 항체에 의해 중화
- 이식의 경우 T세포는 다른 사람의 HLA 항원을 직접 비자기로 인식하는데, 다른 사람의 HLA 항원은 자기의 HLA 항원과 비슷해 아주 조금밖에 다르지 않기 때문
- 오늘날의 면역학은 면역계를 원래의 자기를 인식하는 기구가 자기의 비자기화를 감시하는 것이라고 생각하고, 비자기는 언제나 자기라는 맥락에서 인식됨
- 자기의 HLA에 결합하지 못하는 이물질은 면역반응을 불러일으키지 못하고, HLA 항원의 패턴은 사람마다 조금씩 다르기 때문에 면역학적 개성(이물에 대한 면역 반응성의 개체차)은 HLA 유전자에 의해 결정됨
- 자기와 반응하는 세포는 흉선 안에서 주의 깊게 배제됨(살해되거나 아무 반응도 일으키지 못하게 됨)
◉ 교육과 죽음의 프로그램
- 흉선 안에서는 T세포가 자기와 비자기를 식별하기 위한 교육(2단계의 엄격한 시험: 96∼97%의 세포는 프로그램된 죽음)이 행해지고 있는데, 먼저 자기의 HLA를 인식하지 못하는 세포는 필요 없으므로 살해되고, 다음으로 자기와 강하게 반응해 자기를 배제할 가능성이 있는 세포 역시 위험하므로 살해되며, 이렇게 해서 자기가 침해되었을 때만 그것을 인식하고 자기를 파괴하지 않는다고 확인된 한줌의 T세포만이 선택되어 흉선 밖으로 나가게 됨
◉ 자기중심적인 면역
- 자기는 그 성립과정의 애매함과 우회성으로 미루어 보아 크게 안정된 것이 아니고, 면역계를 둘러싼 자기는 차차 변형되며(예: 어려서는 만들어지지 않다가 성숙해서야 비로소 분비되는 호르몬과 모유단백질), 개체는 점차 외부환경에 적응해 가고, 면역학적인 자기를 만들어 내는 환경은 시간이 흐르면서 변화함
- 슈퍼시스템은 시시각각으로 변화하는 외부 및 내부환경에 가소적(可塑的)으로 적응해 자기 조직화해 가는 면역과 같은 시스템을 말함
- 면역은 비자기에 대한 반응계라기보다는 자기의 전일성을 보증하기 위해 존재하는 것이고, 여기에서 외부세계를 관찰하는 반응계가 아니라 자기의 내부세계를 감시하는 조절계로서의 면역이라는 개념이 떠오름
제3장 면역의 인식론- 네트워크설을 중심으로
◉ 인식분자로서의 항체
- 항체라는 단백질 구조, 특히 항원을 인식하고 그것과 반응하는 부분의 입체구조에는 현저한 다양성이 나타나 있음
- 항체라는 분자는 항원이 들어오면 거기에 대응하는 입체구조를 갖는 단백질로 합성된다는 말은 유전학적으로나 단백질화학에서 보면 말이 되지 않는 이야기로서, 자연계에 있는 단백질의 입체구조는 유전자에 쓰여진 정보대로 만들어지므로, 항체의 입체구조의 일부가 항원에 대응해 변하기 위해서는 유전자 차원에서 특수한 일이 일어나지 않으면 안 됨
- 항체를 만드는 B세포는 항체분자[면역글로불린(Ig) 분자]를 수용체(리셉터)로 갖는 세포로서, 이 리셉터로 항원을 인식하면 곧 같은 종류의 항체분자를 다량으로 합성해 분비함
- 조류의 경우 골수에서 온 간세포가 소화관과 요관이 만나는 부위에 위치한 파브리키우스 주머니에서 B세포로 변하는데, 포유동물에서는 파브리키우스 주머니에 해당하는 것이 어디에 있는지는 아직 밝혀지지 않음
◉ 항체분자의 불가측성
- 항체분자는 면역글로불린이라는 단백질에 속하고, H사슬과 L사슬이라는 두 개의 폴리펩티드 사슬로 이루어져 있는데, 두 가지 폴리펩티드를 만드는 유전자들이 B세포속에서 서로를 향하여 이동함
- 항체를 만드는 유전자는 교묘한 방식으로 다양한 항원에 대응할 수 있는 다양한 항체분자 구조를 만듦(H사슬의 경우, V유전자가 몇 백 가지, D유전자가 네 가지, J유전자가 네 가지 있으므로 임의의 조합으로 몇 천 가지의 다양성이 만들어짐, 이음매 부분의 자유도 등으로 몇 십만 가지의 서로 다른 구조가 생김, L사슬에서도 똑같은 일이 일어나므로 H사슬과 L사슬이 조합함으로써 다양성은 천만가지 이상으로 늘어남, 돌연변이가 V유전자의 특정한 부분에서 빈번히 발생)
- 이러한 유전자의 재구성은 유전자 단편의 무작위한 조합에 의해 일어나므로 무엇이 만들어지는지 예측불가하나, 면역시스템은 가측성이 없는 세포군을 만들어 내어 일체를 온존시킴으로써 거꾸로 미지의 어떤 것이 들어와도 대처할 수 있는 다양한 반응성 즉 가측성을 만들어 냄
- 모든 비자기에 대응하는 항체 일체(레퍼토리)를 준비하고, 자기와 반응하는 것은 모두 지워버리는 기구로서, T세포에 관해서는 흉선 내에서의 철저한 교육과 선택의 과정이 있고, T세포의 선택기준은 HLA 분자인데, B세포 쪽에도 거기에 필적하는 선택과 조절이 행해지고 있을 것인데, 그것은 무엇에 대한 반응성을 기준으로 하고 있는 것일까?
◉ 네트워크설의 등장
- 닐스 K 예르네는 항원분자를 주형으로 삼아 거기에 알맞은 단백질의 입체구조가 만들어진다는 주형설(지령설)을 비판하고, 모든 항원과 반응할 수 있는 항체 일체가 이미 존재하고 있어서 항원은 그에 대응하는 항체와 반응하여 면역반응의 계기를 만든다는 자연선택설을 주장하였는데, 바네트는 자연선택설을 발전시켜 항원은 항체분자를 리셉터로 갖는 림프구(B세포)를 선택해 그것을 증식시킨다는 클론선택설을 주장하였는바, 오늘날 클론선택설을 뒷받침하는 증거들이 많이 알려짐
◉ 폐쇄구조로서의 네트워크
- 예르네는 하나의 개체 안에 존재하는 항체분자는 세포표면에 있는 것이든 유리되어 있는 것이든 따로따로 존재하는 것이 아니라 서로 반응하면서 하나의 연속된 네트워크를 형성한다고 생각함
- 면역 시스템의 다양성은 앞에서 말했듯이 유전자의 재구성과 돌연변이에 의해 임의로 만들어지는데, 예르네는 언어학자인 촘스키의 생성문법론을 인용해 면역학적 인식구조는 언어와 마찬가지로 제한된 조성의 결합으로 생성되어 간다는 것을 설명함
- 이디오타이프(항체분자 각각이 지닌 입체구조상의 독자적인 형)는 임의적인 유전자재구성에 의해 만들어지는데, 우연히 새롭게 독자적인 형이 만들어지면 그것은 이물로서 그것과 반응하는 항체(제2의 항체, 항이디오타이프 항체)가 만들어져도 무방하고, 이 항체도 독자적인 이디오타이프를 가지기 때문에 이에 대응하는 제3의 항체와 반응하게 되므로 모든 항체는 서로 연쇄적으로 반응하는 닫힌 사슬을 만들아 가게 되는데, 이러한 자체 완결성을 네트워크의 폐쇄성이라 부르며, 면역계는 비자기에 대해서가 아니라 자기의 이디오타이프와 반응함으로써 완결됨
- 예르네는 이디오타이프에 있는 항체와 반응할 수 있는 최소단위를 이디오토프라고(하나의 항체는 여러개의 이디오토프를 가지고, 복수의 항이디오토프 항체와 반응할 수 있음), 이디오토프 중 인식에 직접 관여하는 부분을 파라토프라고, 파라토프에 의해 인식되는 항원의 구조를 에피토프라고 각각 불렀는데(파라토프는 에피토프와 이디오토프를 똑같이 인식할 수 있음), 하나의 항체가 갖는 입체구조인 이디오타이프는 여러 가지 항체의 파라토프에 의해 인식될 수 있고, 각각의 항체는 복수의 이디오토프를 가지며, 그것은 제3의 세트인 파라토프군에 의해 인식됨
◉ 네트워크의 개방성
- 예르네는 모든 비자기에 대한 반응성은 자기의 이디오토프와의 반응성을 토대로 성립한다고 생각하였는데, 네트워크 내부에서 자기의 이디오토프와 반응하는 파라토프가 우연하게 자기의 이디오토프와 비슷한 비자기를 인식하여 반응이 일어난다는 것으로, 이디오토프는 외부의 비자기에 대한 내부 이미지로 존재하고, 면역계는 내부 이미지를 늘 인식하고 있기 때문에 외부를 볼 수 있는 것임(촘스키가 제안한 플라톤적 문제: 우리가 인식할 수 있는 것은 이미 알고 있는 것에 제한되고, 모르는 것을 인식할 리 없다.)
- 조각그림 맞추기나 에샤의 판화에서 보듯이 서로 상응하는 다양한 모양(이디오토프와 파라토프의 상보성, 인식되는 것과 인식하는 것의 등가성)은 먼저 폐쇄구조를 만들어 완결되는 동시에 다른 어떠한 형태로도 이행할 수 있는 개방구조이기도 한데, 상보구조가 갖는 자유도의 과잉은 에샤와 예르네를 괴롭힘
◉ 네트워크에 의한 조절
- 네트워크에 비자기인 항원이 침입→ 에피토프는 미리 마련되어 있던 내부 이미지에 대조되어 그것과 반응할 수 있는 항체를 가진 B세포(B2세포라고 함)를 선택→ 내부 이미지인 이디오토프를 보고 있던 B세포(B2세포)는 그것을 모방한 외부로부터의 에피토프에 의해 자극을 받게 됨→ (생략: T세포로부터의 다양한 신호 등...)→ B2가 분열함으로써 B2가 갖는 항체2의 이디오토프 I2가 많아지게 됨→ I2는 그것을 인식하는 파라토프 P3를 면역글로불린 위에 갖는 B세포(B3라고 함)을 자극→ B3세포의 이디오토프 I3가 다음 B4세포군을 자극→ ......→ 네트워크 전체의 평형상태가 변화→ 평형상태가 어느 쪽으로인가 이행하면 혼란은 수습되고 반응은 종결→ B2세포의 증가 즉 I2를 중심으로 한 네트워크의 이동이라는 흔적이 면역학적인 기억임
◉ 투박한 자기와 세련된 자기
- 항원이 들어오기 전의 무균상태에서도 애초부터 세포군이 서로 인식하고 자극하여 네트워크를 만들어가고 있는데, 투박한 면역학적 자기란 그런 반응체의 집합임
- 투박한 네트워크에 항원이 들어오면 네트워크 안의 몇몇 세포가 자극을 받아 늘어나고 또 항체가 만들어지는데, 네트워커의 동적 평형상태는 시시각각으로 변화해 면역학적 개성이 만들어짐
- 다양한 항원과 반응해 돌연변이를 되풀이한 B세포는 네트워크를 중층화해 가고, 이렇게 해서 투박한 자기는 경험을 되풀이함으로써 예민하고 반응성이 높은 세련된 자기로 변해감
◉ 반응할 것인가, 말 것인가
- 예르네는 어떻게 반응의 크기, 방향, 시기, 질 등이 결정되는가 하는 문제에 대해 해명하지 못함
- 네트워크설이 옳다면 항원의 에피토프 대신 항체의 이디오토프를 주입해도 면역이 성립할 것이고, 이디오토프와 반응하는 듯한 항체(항이디오토프 항체)를 주어도 항원과 마찬가지로 B세포를 자극할 것인데, 항이디오토프 항체는 항원을 모방해 그 이디오토프를 가진 항체의 생산을 높인다는 사실을 알 수 있어 실험의 결과는 대체로 네트워크설을 지지하고 있으나, 항이디오타이프 항체를 주입하면 반응이 일어나는 경우와 억제되는 경우가 있고, 이디오타이프를 주입하면 항이디오타이프 항체가 생기지만 이것은 반드시 항원의 구조를 모방하지 않아 반응의 방향과 성질을 결정하는 원리는 아직 발견되지 않음
◉ 네트워크설의 몰락
- 예르네가 네트워크설을 제안한 후 T세포 항원리셉터(TcR)가 발견되었고, 이 리셉터의 인식구조는 항체의 인식구조와 흡사한데, T세포를 고려할 경우 T세포는 항원분자 자체는 인식하지 못하기 때문에 이디오타이프인 채로는 인식되지 않으므로 네트워크설은 아주 난해하고 복잡해짐
- T세포에 미리 특정한 역할이 결정되어 있고, 각각의 세포는 적은 양으로 강력한 작용을 하는 여러 가지의 인터루킨이라는 활성분자를 분비하여 면역반응을 조절하고 있으며, 이들 세포는 등가가 아닌 점도 구조에만 의존하고 세포의 기능·역할·유래·타이프 등에 언급하지 않는 네트워크설을 난처하게 하여 인터루킨 네트워크라는 현실적인 시스템이 등장함
