염증

개요

조직 손상과 감염에 대응하여 비만세포는 염증(inflammation)을 일으킵니다. 비만세포는 인접한 혈액 모세혈관의 투과성(permeability)을 높여 상처나 감염 부위에 추가 면역 세포를 유인하는 화학 물질을 방출합니다. 호중구(neutrophil)는 혈류를 빠져나와 침입하는 미생물을 집어삼키는 식세포(phagocyte; phagocytic cell) 백혈구입니다. 혈액을 응고하는 혈소판(platelet)은 상처를 봉합하고 섬유질은 상처를 치유하는 발판을 만듭니다. 대식세포(macrophage)는 급성 염증 반응을 끝내기 위해 노화 호중구를 집어삼킵니다.

급성 염증은 신체를 보호합니다

조직 손상과 감염은 급성 염증(acute inflammation)의 주요 원인입니다. 염증은 조직 손상의 원인을 제거하고 초기 손상 및 관련 면역 세포 활동으로 인한 세포 파편 제거를 시작함으로써 신체를 보호합니다. 염증은 선천면역(innate immunity) 체계와 적응면역(adaptive immunity; 후천면역) 체계의 매개체(mediator)를 포함합니다. 염증의 적절한 조절은 병원체(pathogen; 병원균)를 제거하고, 그 과정에서 건강한 조직을 과도하게 손상시키지 않고 세포 파편을 제거하는 데 중요합니다. 염증 과정이 제대로 조절되지 않으면 종종 치명적인 만성 염증이 발생할 수 있습니다.

비만세포는 염증을 시작하고 조절합니다

비만세포는 주로 피부, 내장, 기도와 같은 외부와 접촉하는 부위에 위치하기 때문에 조직 손상에 먼저 반응합니다. 비만세포는 세포 표면에 수용체(receptor)를 가지고 있으며, 따라서 미생물 항원(antigen), 보체활성화(complement activation)에서 나온 생성물, 동물 독, 손상-연관 분자패턴(damage-associated molecular pattern)과 같은 다양한 자극에 의해 활성화할 수 있고, 이에 따른 활성화는 세포 손상이나 스트레스를 나타냅니다.

비만세포는 활성화하면 대식세포, 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cell), 수지상세포(dendritic cell), 자연살해세포(natural killer cell), B 세포(B cell), T 세포(T cell)와 복잡한 양방향 상호작용을 합니다. 이러한 상호작용은 비만세포가 주변 조직으로 방출하는 화학 신호의 혼합물에 의해 중재됩니다. 이러한 화학 물질의 효과는 두 가지입니다. (1) 화학 물질 흔적을 따르는(즉 주화성(chemotaxis)) 면역 체계의 작동 세포(effector cell)를 유인하고 (2) 주변 혈관에 영향을 줍니다. 예를 들어 비만세포에 의해 방출되는 화학 물질 중 하나는 히스타민(histamine)인데, 히스타민은 혈관 확장(vasodilation)이라고 불리는 과정에서 모세혈관의 투과성(permeability)을 높입니다. 이와 같은 국소 혈관의 확장은 차례로 손상된 조직으로 가는 혈류를 촉진하여 붉음과 온기를 유발합니다.

호중구는 정교한 방법으로 외래 요소를 표적으로 삼습니다

혈관 확장은 또한 혈구누출(leukocyte extravasation; diapedesis)이라고 불리는 과정을 통해 호중구가 혈류를 떠나게 합니다. 호중구는 비만세포가 남긴 화학적 흔적을 따라 모세혈관의 넓어진 접합부를 통해 조직으로 들어갑니다. 호중구는 감염 현장에서 DNA 섬유와 단백질로 구성된 NET(neutrophil extracellular trap)을 통해 병원체를 포획합니다. 호중구는 (식세포작용(phagocytosis)이라고 알려진 과정을 통해) 침입자를 삼키거나 항균 성분을 방출합니다 (탈과립(degranulation) 현상). 호중구는 수명이 짧고(몇 시간 또는 며칠) 나중에 염증 반응 단계에서 대식세포와 림프구(lymphocyte)로 대체됩니다.

혈소판은 상처의 봉합과 치유를 촉진

혈소판(영어로 thrombocyte으로도 불립니다)은 혈액의 구성 성분이며 골수 거핵구(bone marrow megakaryocyte)에서 유래된 핵이 없는 세포 조각입니다. 혈소판 역시 영향을 받는 조직으로 향하는 비만세포의 화학적 신호를 따릅니다. 혈소판은 상처 치유를 유도하기 위해 성장 인자(growth factor)를 방출하고, 혈관 손상에 대응해 응고하여 손상된 조직을 때우고, 병원체를 집어삼킬 수도 있습니다.

만성 염증은 가장 흔한 사망 원인입니다.

뇌졸중, 만성 호흡기 질환, 심장 질환, 일부 암, 비만, 당뇨병 등 만성 염증성 질환으로 세계 5명 중 3명이 사망합니다. 따라서 염증 과정의 적절한 조절은 적절한 신체 기능에 매우 중요합니다.

죽상동맥경화증(atherosclerosis)은 혈관 내벽을 따라 플라크(plaque)가 형성되어 동맥이 좁아지는 것입니다. 혈관이 좁아지면 혈액이 적게 전달되어 산소 흐름을 방해합니다. 산소 흐름 감소는 죽상동맥경화증으로 생기는 문제 중 하나입니다. 또 다른 문제는 플라크의 잠재적인 파열입니다. 이는 혈전을 유발해 혈류를 더욱 감소시키거나 완전히 차단합니다. 어떤 동맥이 영향을 받느냐에 따라 심장, 뇌, 팔, 다리, 골반, 콩팥의 기능이 손상될 수 있으며 잠재적으로 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다.

플라크의 형성은 혈관의 작은 손상에서 시작하여 혈관 확장을 포함한 급성 염증 반응을 개시합니다. 그런 다음 호중구와 단핵구(monocyte)는 혈구누출을 통해 내피(endothelium; 즉 혈관의 안감) 아래로 이동할 수 있습니다. 단핵구는 대식세포로 분화하여 식세포작용을 통해 자유 저밀도 지질단백질(low-density lipoprotein; 저밀도지단백)을 섭취하기 시작합니다. 이 과정은 대식세포가 지방으로 가득 찰 때까지 계속되며, 이때 대식세포는 포말세포(foam cell; 거품세포)라고 불립니다. 포말세포의 축적은 지방줄무늬(fatty streak; 지방띠; 지방선조)라고 불리며, 후에 굳어진 플라크로 변할지도 모르는 죽상동맥경화증의 첫 번째 시각적 징후입니다.

죽상동맥경화증에서는 초기 염증 반응이 멈추는 것이 아니라 만성적으로 되어 점점 더 많은 면역세포가 생깁니다. 항염증 신호는 염증 신호를 대체하지 못하며, 죽은 작동 세포가 적절하게 제거되지 않아 지방줄무늬에 죽은 세포 덩어리(necrotic center)가 생성됩니다. 죽상동맥경화증의 시작과 진행은 혈액 속의 LDL 콜레스테롤(LDL cholesterol)의 양을 최소화하고, 적당한 운동을 꾸준히 하고, 흡연을 자제하고, 특정한 약을 복용함으로써 지연할 수 있습니다.