1. 개요
先天免疫 / innate immunity, natural immunity선천면역은 병원체가 우리 몸에 침입했을 때 일어나는 첫 번째 면역반응이다. 가벼운 외상을 입어 상처가 났을 때가 가장 흔한 케이스다. 외상을 통해 병원체가 체내로 침입하면 선천면역은 이런 감염에 거의 즉시 반응하여 병원체 퇴치를 시도한다.
2. 후천면역과의 차이
||<table bordercolor=#000000><table bgcolor=#ffffff,#1f2023><bgcolor=#ffffff,#1f2023><table color=#000000,#dddddd><width=20%> ||<rowbgcolor=#f5f5f5,#2d2f34><width=40%> 선천면역
(innate immunity) ||<width=40%> 후천면역
(adaptive immunity) ||
(innate immunity) ||<width=40%> 후천면역
(adaptive immunity) ||
| <colbgcolor=#f5f5f5,#2d2f34> 반응 시간 | 병원체 침입 후 수시간 이내 | 며칠 이상 소요 |
| 특이성 | PAMP, DAMP 등에 반응, 비교적 비특이적 | 매우 높은 특이성, 작은 차이에도 민감 |
| 수용체 다양성 | 선천적으로 보존된 수용체들로, 수가 제한됨 | V(D)J 재조합, 체세포 과돌연변이를 통한 매우 다양한 수의 수용체 |
| 기억 반응 | 일부에만 제한적으로 존재함 | 기억 반응을 통해 다시 노출된 항원에 대해 빠르고 강하게 반응 |
| 자가항원 구별 | 반응하는 분자패턴은 숙주에는 존재하지 않으므로 사실상 완벽 | 매우 우수하지만 구별 실패 시 자가면역질환의 원인이 됨. 림프구 선별 시 음성선택을 통해 자가항원에 반응하는 세포들을 걸러냄 |
| 관여 세포 | 단핵구, 큰포식세포, 호중구, 호산구, 호염구, 자연살해세포 | 항원제시세포, T 세포, B 세포 |
3. 종류
3.1. 물리적 방어체계
가장 일차적인 선천면역의 작용은 피부의 물리적인 방어이다. 이들은 '해부학적 방벽'이라고 불리기도 한다. 피부의 상피세포와 점막층은 병원체가 아예 체내로 들어오지 못하도록 차단한다. 뿐만 아니라 호흡기에서 외부 불순물을 위쪽으로 밀어내는 편모운동, 위와 소장에서 최대한 대장 쪽으로 안의 물질을 밀어내는 체내 흐름, 소변의 배출 등을 통해 상피 표면의 병원체들이 외부로 배출되도록 유도한다. 또한 기관, 소화관 등을 덮은 점액이 있으며 특히 기관계에서의 이물질은 점막 주변의 섬모 운동으로 밖으로 내보내진다.3.2. 화학적 방어체계
화학적 방어체계는 몸 안에 존재하는 여러 분자들이 병원체가 살기 힘든 환경을 만들어 병원체의 증식을 막는 방어체계이다. 가령, 위 안에서 분비되는 강산성의 위액은 헬리코박터 파일로리와 같이 그에 대응하는 생존책이 있는 경우들을 제외하면, 대다수의 병원체들을 죽일 수 있다.또한, 항미생물 단백질과 항미생물 펩티드는 외부 미생물을 죽이는 성질을 가지고 있다. 항미생물 단백질 중 가장 잘 알려진 것은 라이소자임(lysozyme)으로, 주로 침과 눈물, 호흡기 내 체액에서 발견된다. 라이소자임은 세균의 세포벽을 이루는 대표적인 성분인 펩티도글리칸(peptidoglycan)을 분해하여 세균의 사멸을 일으킨다. 이외에도 여성의 질이나 젖에도 항미생물 단백질이 존재하며, 모유에 함유된 대표적인 항미생물 단백질은 락토페린(lactoferrin)이 있다. 락토페린은 세균이나 일부 진균이 성장하는 데에 필수적인 금속 이온들에 보다 강하게 결합하여 병원체들이 필요한 금속 이온들을 섭취하지 못하게 만들며, 일부 바이러스의 활동을 억제할 수도 있다. 락토페린은 창자의 점액이나 호흡기, 비뇨생식기에서도 분비된다. 호흡계 상피의 대표적인 항미생물 단백질에는 계면활성제 단백질의 일종인 SP-A, SP-D로, 이들은 직접 미생물의 외피에 결합하여 감염을 억제하거나 옵소닌(opsonin)으로 작용하여 옵소닌화를 돕고, 병원체가 포식작용이 일어나기 쉽도록 만드는 역할을 한다.
항미생물 펩티드는 대개 양전하를 띄며 시스테인이 풍부하여, 친수성과 소수성 부위를 모두 가져 인지질에 결합하기 쉽단 특징을 가진다. 세포막이 인지질 2중층이기 때문에, 이런 항미생물 펩티드의 특징은 세포막을 파괴하는 데에 용이하다. 이런 항미생물 펩티드의 종류로는 디펜신(defensin), 카텔리시딘(cathelicidin, CAMP)이 대표적이다. 이들은 주로 사람의 피부와 점막상피, 비뇨생식기, 호흡기 등에서 분비되어 여러 미생물들의 막을 파괴하고 불활성화시킨다. 항진균 활성을 가지는 항미생물 펩티드에는 침에 함유된 히스탄틴(histantins), 땀샘에서 분비되어 피부에 존재하는 덤시딘(dermcidin) 등이 있다.
3.3. 세포매개반응
다양한 면역계의 세포들이 관여하는 세포매개 선천면역이 우리가 흔히 '면역'이라고 하면 떠올리는 이미지[1]의 선천면역이다. 이런 세포매개 선천면역에 관여하는 세포들에는 대식세포, 단핵구, 호중구, 호산구, 호염구, 비만세포, 수지상세포, NK 세포 등이 있다. 외부 병원체가 들어왔을 때 가장 먼저 맞닥뜨리게 되는 상피세포나 혈관 안쪽을 감싸고 있는 혈관내피세포, 조직세포들 사이에 끼어 있는 간질세포(stromal support cell), 섬유성결합조직의 성분을 제공하는 섬유모세포(fibroblast) 등은 면역계 세포로 분류하긴 어렵지만, 이들 역시 선천면역에 관여하는 중요한 세포들이다. 이런 세포들은 외부 병원체들이 가지는 분자패턴인 병원체연관분자패턴(PAMP)이나, 우리 몸 안의 손상된 세포들에서 나오는 손상연관분자패턴(DAMP)과 결합하는 수용체인 패턴인지수용체(PRR)를 세포막이나 세포 내부에 발현한다.[2] PAMP나 DAMP가 PRR에 결합하면 세포들은 세포 내부의 전사인자 발현을 변화시키거나 하는 방식으로 신호 전달(signal transduction) 경로를 활성화시키고, 그 결과 사이토카인과 케모카인 분비, 염증 반응 유도, 항미생물 작용 등의 방식으로 면역반응을 증진한다.이런 세포매개반응 초기에는 혈액 속의 단핵구가 매크로파지로 분화하여 손상된 조직 속으로 이동한다. 매크로파지 혼자서 처리가 되지 않으면 혈액 속에 호중구에게 지원요청을 하는 단백질(사이토카인)을 뿌려서 호중구와 같이 병원체를 탐식한다. 이것이 선천 면역이다. 가벼운 감염은 이 정도 선에서 끝나지만, 선천면역만으로 처리하기에는 부족하면 후천면역, 또는 적응면역 반응이 일어난다. 자세한 건 후천면역 문서 참조.
4. 후천면역과의 연결
선천면역과 적응면역은 따로 떨어진 면역 반응이 아니라, 유기적으로 협동하는 관계에 있다. 가령, 보체계(complement system) 작용은 선천면역과 적응면역 둘 모두에서 발생한다. 특히, 선천면역 반응에 의해 활성화되는 렉틴경로(lectin pathway)나 보체활성화 대체경로(alternative pathway)를 통해 형성된 보체계 인자들은 T 세포, B 세포, 항원제시세포(antigen presenting cell, APC)의 작용을 조절한다는 것이 알려졌다.그런데 보체계보다도 더욱 중요한 선천면역과 적응면역 사이의 연결점은 바로 항원제시세포, 그 중에서도 특히 수지상세포이다. 수지상세포는 자신이 보유한 PRR을 통해 미생물의 PAMP와 결합한 후, 림프절(lymph node)로 이동하여 미생물 자체 또는 포식작용(phagocytosis) 등을 통해 분해된 미생물의 구성 성분을 다른 세포에 전달하는 전문적인 항원제시세포이다. 항원이 결합된 수지상세포는 활성화되어 항원제시 능력이 크게 상승한다. 이때, 아직 미감작 상태인 T 세포에 항원을 제시할 때에는 주조직적합복합체(MHC) 분자가 항원 조각이 결합한 채로 제시되어야 한다.
5. 관여하는 세포
- 대식세포 - 항원 탐식 및 후천면역 발동 관여
- 호중구 - 대식세포 지원
- 비만세포 - 탈과립을 통해 히스타민과 같은 염증 매개 물질 분비
- NK 세포 - 종양이나 비정상 자가 세포들을 공격