<현대 면역학> I.1.3 선천면역과 적응면역: 빠르고 광범위한 방어와 정밀하고 강력한 공격

<현대 면역학> Chapter 1.3 선천면역과 적응면역: 빠르고 광범위한 방어와 정밀하고 강력한 공격

지난 시간에는 우리 몸의 면역계가 ‘나(자기)’와 ‘적이(비자기)’를 구별하고, 특정 적을 기억하는 놀라운 핵심 개념들에 대해 알아보았습니다. 그렇다면 이 원칙들을 바탕으로 실제 전투는 어떻게 벌어질까요? 우리 몸의 국방 시스템은 크게 두 개의 군대, 즉 선천면역(Innate immunity)과 적응면역(Adaptive immunity)으로 나뉩니다. 이 둘은 각기 다른 역할과 특징을 가지고 완벽한 파트너십을 이루어 우리의 건강을 지킵니다.

이번 장에서는 우리 면역 시스템의 두 축인 선천면역과 적응면역이 어떻게 다른 방식으로 우리 몸을 방어하는지, 그리고 이 두 시스템이 어떻게 유기적으로 협력하여 최강의 방어선을 구축하는지 깊이 있게 탐구해 보겠습니다. 이는 마치 한 국가가 상시 경계 태세를 갖춘 경찰 및 국경수비대와, 고도로 훈련된 최정예 특수부대를 함께 운용하는 것과 같습니다.

최전선의 파수꾼, 선천면역 (Innate Immunity)

선천면역은 이름 그대로 우리가 태어날 때부터 이미 가지고 있는, 우리 몸의 가장 즉각적이고 기본적인 방어 시스템입니다. 마치 국가가 건립될 때부터 국경에 세워진 견고한 성벽과 그 성벽을 지키는 상주 경비대와 같습니다. 병원체가 우리 몸에 침입했을 때 가장 먼저, 그리고 가장 빠르게 반응하는 1차 방어선 역할을 하며, 이전의 감염 경험이나 학습이 전혀 필요 없습니다. 침입자가 누구인지 상세한 신원 파악을 하기도 전에, “일단 우리 편이 아니다!”라고 판단되면 즉시 공격을 개시하는 신속 대응팀입니다.

태어날 때부터 장착된 즉각 대응 시스템

선천면역의 가장 큰 특징은 ‘신속함’과 ‘비특이성’입니다. 적이 침입하면 수 분에서 수 시간 내에 즉각적으로 반응하며, 적의 종류를 세세하게 구별하지 않고 세균, 바이러스, 진균 등이 공통으로 가지는 특정 분자 패턴(PAMPs, Pathogen-Associated Molecular Patterns)을 인식하여 광범위하게 공격합니다. 이는 성문을 지키는 경비병이 적의 계급이나 병과를 따지기 전에, 아군 갑옷을 입지 않은 모든 침입자를 적으로 간주하고 즉시 공격하는 것과 같습니다.

첫 번째 방어선: 물리적·화학적 장벽

선천면역의 가장 기초적이면서도 효율적인 전략은 바로 ‘못 들어오게 막는 것’입니다.

• 물리적 장벽: 우리 몸의 가장 바깥을 감싸는 피부는 케라틴이라는 단단한 단백질로 이루어진 각질층을 형성하여 병원균의 침투를 원천적으로 막는 훌륭한 성벽 역할을 합니다. 또한, 호흡기, 소화기, 비뇨생식기 등을 덮고 있는 점막은 끈적끈적한 점액을 분비하여 병원균을 붙잡아 움직이지 못하게 한 뒤, 섬모 운동 등을 통해 몸 밖으로 밀어냅니다.
• 화학적 장벽: 단순히 막기만 하는 것이 아닙니다. 피부의 땀이나 피지에서 분비되는 지방산과 낮은 pH(산성 환경)는 세균의 증식을 억제합니다. 눈물, 콧물, 침 속에 포함된 라이소자임(Lysozyme)이라는 효소는 세균의 세포벽을 직접 분해하여 파괴하는 강력한 화학 무기입니다.

최전선의 보병 부대: 식세포 (Phagocytes)

만약 병원균이 장벽을 뚫고 몸 안으로 침투했다면, 선천면역의 보병 부대인 식세포(Phagocyte)가 즉시 출동합니다. ‘먹는 세포’라는 이름처럼, 이들은 침입자를 직접 집어삼켜 분해하는 역할을 합니다.

• 대식세포 (Macrophage): 조직 곳곳에 상주하며 순찰하는 가장 대표적인 식세포입니다. 침입자를 삼켜 제거할 뿐만 아니라, 침입자의 정보를 분석하여 후속 부대인 적응면역계에 “이런 적이 나타났다!”고 알리는 중요한 ‘보고’ 역할까지 수행하는 현장 지휘관입니다.
• 호중구 (Neutrophil): 혈액 내에 가장 많은 수를 차지하는 식세포로, 감염 신호가 발생하면 혈관을 뚫고 전투 현장으로 가장 먼저 달려가는 돌격대입니다. 이들은 침입자를 삼키고 강력한 살균 물질을 뿜어낸 뒤 장렬히 전사하며, 이들의 시체는 우리가 흔히 보는 ‘고름’의 주성분이 됩니다.

특수 정찰병과 경보 시스템

선천면역은 단순한 보병 부대만 가진 것이 아닙니다.

• 자연살해세포 (NK Cell, Natural Killer Cell): 이들은 독특한 임무를 수행하는 특수 정찰병입니다. 외부에서 온 ‘완전한 남’을 공격하는 식세포와 달리, NK 세포는 바이러스에 감염되거나 암세포로 변하여 ‘우리 편이었지만 변절한 내부의 적’을 찾아내 제거합니다. 이들은 변절한 세포들이 보내는 미세한 구조 신호(MHC 감소 등)를 감지하여 사전 정보 없이도 즉각적으로 세포 사멸 명령을 내립니다.
• 보체 시스템과 사이토카인: 혈액 속에는 약 30여 종의 단백질로 구성된 보체(Complement) 시스템이 비활성 상태로 대기하고 있습니다. 감염이 시작되면 이 단백질들이 연쇄적으로 활성화되어, 적의 표면에 직접 구멍을 뚫어 죽이거나(‘공격’ 역할), 적의 표면에 달라붙어 식세포가 더 쉽게 포식하도록 돕는(‘표식’ 역할) 등 다재다능한 지원 임무를 수행합니다. 또한, 감염 부위의 세포들은 사이토카인(Cytokine)이라는 화학 신호 물질을 분비하여 다른 면역세포들을 전투 현장으로 불러 모으고 염증 반응을 일으키는 ‘경보 시스템’ 역할을 합니다.

이처럼 선천면역은 다층적인 방어벽과 다양한 전문 세포, 그리고 화학적 지원 시스템이 유기적으로 결합하여, 우리 몸을 지키는 1차 방어선을 굳건히 형성합니다. 하지만 이 강력한 초기 대응 시스템에는 명확한 한계도 존재합니다. 바로 ‘기억’ 능력이 없다는 것입니다. 과거에 싸웠던 적을 기억하지 못하기에, 같은 적이 다시 쳐들어와도 매번 똑같은 강도와 방식으로 대응할 수밖에 없습니다. 바로 이 한계를 극복하기 위해, 우리 몸은 다음 단계의 방어 전략, 즉 적응면역을 준비합니다.

경험으로 강해지는 정예 특수부대, 적응면역 (Adaptive Immunity)

선천면역이라는 신속대응팀이 최전선에서 시간을 벌어주는 동안, 우리 몸의 국방 시스템(면역 시스템)은 훨씬 더 정교하고 파괴적인 2차 방어 계획을 가동합니다. 이것이 바로 적응면역(Adaptive immunity)입니다. 후천면역 또는 획득면역이라고도 불리는 이 시스템은, 이름 그대로 살면서 다양한 병원체를 경험하며 얻어지는 강력하고 지능적인 맞춤형 방어 체계입니다. 선천면역이 상시 대기하는 경찰이나 국경수비대라면, 적응면역은 적의 정보가 입수된 후에야 비로소 소집되는 최정예 특수부대(Special Forces)와 같습니다.

경험을 통해 완성되는 맞춤형 정밀 타격

적응면역의 핵심적인 특징은 ‘특이성(Specificity)’과 ‘기억(Memory)’이라는 두 가지 놀라운 능력입니다. 이 두 능력 덕분에 적응면역은 우리 면역 시스템의 차원을 한 단계 끌어올립니다.

하나의 적만을 노린다: 고도의 특이성

적응면역은 선천면역처럼 “일단 적처럼 보이면 공격!”하는 방식이 아닙니다. 대신, 침입한 특정 병원체 하나만을 표적으로 삼는 ‘정밀 유도 미사일’을 개발하여 공격합니다. 예를 들어, 홍역 바이러스에 대항하기 위해 만들어진 T세포와 항체는 오직 홍역 바이러스에만 반응하며, 그와 비슷한 수두 바이러스나 전혀 다른 독감 바이러스는 완전히 무시합니다. 이는 현장에서 범인의 몽타주(선천면역 세포가 제공한 항원 정보)를 전달받은 정보기관이, 그 몽타주와 100% 일치하는 단 한 명의 표적을 추적하는 것과 같습니다.

한번 겪은 전투는 영원히 기억한다: 강력한 면역 기억

적응면역의 또 다른 위대한 능력은 한번 싸운 적의 정보를 ‘기억 세포’라는 형태로 영구히 저장한다는 것입니다. 이 덕분에 훗날 똑같은 적이 다시 침입하면, 정보를 분석하고 군대를 소집하는 긴 과정 없이 즉각적으로 베테랑 부대를 투입하여 훨씬 더 빠르고 강력하게 대응할 수 있습니다. 우리가 백신을 맞는 근본적인 이유이자, 한번 앓은 질병에 다시 걸리지 않는 비결이 바로 이 ‘기억’ 능력입니다.

적응면역의 주역들: 누가 작전을 수행하는가?

이 고도로 지능적인 작전은 두 종류의 핵심 림프구, 바로 T세포와 B세포에 의해 수행됩니다. 이들은 각기 다른 방식으로 선천면역과 적응면역의 완벽한 협력 체계를 완성합니다.

세포성 면역의 지휘관이자 암살자: T 림프구 (T cells)

T세포는 적응면역의 지상군이자 총사령부 역할을 합니다. 이들은 직접 적과 싸우거나 전체 전투를 지휘합니다.

• 도움 T세포 (Helper T cell): 전투의 총괄 지휘관입니다. 선천면역의 정찰병(대식세포 등)이 가져온 적의 정보를 분석한 뒤, B세포에게는 “이런 미사일(항체)을 대량 생산하라!”고 명령하고, 세포독성 T세포에게는 “표적을 찾아 제거하라!”고 지시하며 전체 면역 반응의 강도와 방향을 조율합니다.
• 세포독성 T세포 (Cytotoxic T cell): ‘킬러 T세포’라고도 불리는 최정예 암살자입니다. 이들은 바이러스에 감염된 우리 몸의 세포나 암세포처럼, 적의 생산 공장이 되어버린 ‘내부의 변절자’들을 직접 찾아가 자살 신호를 보내 파괴합니다. 이는 적의 보급 기지 자체를 폭파하는 것과 같은 매우 효과적인 전략입니다.

체액성 면역의 미사일 공장: B 림프구 (B cells)

B세포는 적응면역의 공군 또는 미사일 부대와 같습니다. 이들은 직접 전장에 나서는 대신, ‘항체(Antibody)’라는 강력한 유도 미사일을 대량으로 생산하여 혈액과 체액을 통해 전신으로 발사합니다.

• 이 항체들은 마치 자석처럼 특정 병원체에만 정확히 달라붙습니다. 병원체에 달라붙은 항체는 그 자체로 병원균의 독성을 중화시키거나, 병원균이 우리 세포에 침투하는 것을 막습니다.
• 더 중요한 것은, 항체가 달라붙은 병원균은 “나 여기 있소!”라고 광고하는 깃발을 단 셈이 되어, 선천면역의 대식세포 같은 식세포들에게 훨씬 더 쉽게 발각되고 제거됩니다. 즉, 특수부대(적응면역)가 적의 위치를 레이저로 지정해주면, 보병 부대(선천면역)가 손쉽게 마무리하는 완벽한 협력 작전이 이루어지는 것입니다.

강력함의 대가: 시간이 필요한 이유

물론 이 강력한 시스템에는 한 가지 단점이 있습니다. 바로 가동되는 데 시간이 걸린다는 점입니다. 낯선 적의 정보를 분석하고, 수많은 림프구 중에서 그 적에게만 맞는 단 하나의 클론을 찾아내고, 그 클론을 수백만 개로 증식시켜 강력한 군대를 만드는 데는 보통 수일에서 길게는 1~2주가 소요됩니다.

바로 이 지점에서 선천면역과 적응면역의 완벽한 파트너십이 빛을 발합니다. 선천면역이 최전선에서 적의 초기 확산을 막고 전선을 유지하며 필사적으로 시간을 벌어주는 동안, 후방의 적응면역은 그 시간을 활용하여 적을 완전히 섬멸할 수 있는 궁극의 맞춤형 무기를 준비하는 것입니다. 선천면역과 적응면역 각각의 두 면역 시스템의 유기적인 공조가 없다면 우리 몸의 방어는 결코 성공할 수 없습니다.

한눈에 보는 비교와 완벽한 협력 관계

지금까지 살펴본 것처럼, 우리 몸의 면역 시스템은 크게 선천면역과 적응면역이라는 두 개의 독립적인 부대로 나뉘어 있는 것처럼 보입니다. 하지만 이 둘은 단순히 1차 방어선, 2차 방어선으로 순서대로 작동하는 릴레이 경주를 하는 것이 아닙니다. 선천면역과 적응면역은 서로 정보를 주고받고, 서로의 능력을 강화시켜주며, 하나의 목표를 위해 완벽하게 협력하는 파트너 관계입니다. 선천면역과 적응면역 중 한쪽이라도 제 역할을 하지 못하면 우리 몸의 면역 시스템은 제대로 작동할 수 없습니다.

단순한 릴레이가 아닌 완벽한 파트너십

이 둘의 협력 관계는 마치 ‘현장 경찰(선천면역)’과 ‘국가 정보기관(적응면역)’의 공조 수사와 같습니다. 이들의 유기적인 소통과 협업이 어떻게 이루어지는지 면역 시스템을 구체적으로 살펴보겠습니다.

1단계: 선천면역이 적응면역을 깨우다 (The “Go” Signal)

강력한 적응면역은 스스로 적을 인지하고 활동을 시작하지 못합니다. 반드시 선천면역계로부터 “적이 나타났으니 출동하라!”는 명확한 신호를 받아야만 합니다. 이 중요한 임무를 수행하는 것이 바로 선천면역 소속의 항원 제시 세포(Antigen-Presenting Cell, APC), 그중에서도 가장 전문적인 수지상세포(Dendritic cell)입니다.

감염 현장에 출동한 수지상세포는 침입한 세균이나 바이러스를 잡아먹고 분해합니다. 그리고 그 적의 신상 정보가 담긴 ‘항원’ 조각을 자신의 표면에 제시한 채, 가장 가까운 면역 사령부, 즉 ‘림프절’로 이동합니다. 림프절에는 수많은 T세포와 B세포들이 대기하고 있습니다. 수지상세포는 이곳에서 자신이 가져온 항원 정보와 딱 맞는 T세포를 찾아내 “이런 몽타주의 범인이 나타났으니, 전군에 수배령을 내려라!”라고 보고합니다. 이 보고가 바로 적응면역이라는 거대한 엔진을 가동시키는 ‘시동 키’ 역할을 합니다. 만약 이 첫 보고가 없다면, 우리 몸의 강력한 특수부대는 적이 침입한 사실조차 모른 채 영원히 잠들어 있을 것입니다.

2단계: 적응면역이 선천면역의 전투력을 증강시키다 (The “Enhancement” Signal)

반대로, 일단 깨어난 적응면역은 선천면역의 전투를 훨씬 더 쉽고 효과적으로 만들어 줍니다. 적응면역의 B세포가 만들어낸 막대한 양의 항체는 그 대표적인 예입니다.

항체들은 혈액을 타고 돌며 침입한 세균의 표면에 빈틈없이 달라붙습니다. 이 항체들은 그 자체로도 세균을 무력화시키지만, 더 중요한 역할은 바로 ‘표식 남기기’입니다. 항체가 덕지덕지 붙은 세균은 어둠 속에서 밝게 빛나는 형광 표식을 단 것과 같아집니다. 우리 몸의 식세포(대식세포 등)는 바로 이 항체 꼬리 부분을 인식하는 수용체를 가지고 있어, 표식이 붙은 세균을 훨씬 더 쉽게 발견하고 게걸스럽게 집어삼킬 수 있습니다. 이를 ‘옵소닌화(Opsonization)’라고 부르며, 적응면역이 선천면역의 ‘눈’과 ‘식욕’을 돋우어 전투 효율을 극대화하는 과정입니다. 특수부대가 적의 위치에 레이저 포인터를 찍어주면, 일반 보병이 그 지점을 손쉽게 폭격하는 것과 같습니다.

결론적으로, 빠르고 광범위한 선천면역이 초기에 시간을 벌어주고 전선을 유지하며, 적의 정보를 수집하여 적응면역을 활성화시킵니다. 그러면 활성화된 적응면역은 그 정보를 바탕으로 정밀하고 강력한 공격을 퍼부어 적을 섬멸함과 동시에, 선천면역의 전투력을 강화시켜주는 피드백을 보냅니다. 이러한 완벽한 공조 체계가 바로 우리 몸의 위대한 면역 시스템인 것입니다. 다음 장부터는 이 선천면역과 적응면역의 주역들인 면역세포와 그들이 주둔하는 기관에 대해 더욱 자세히 알아보도록 하겠습니다.