신체의 방어선(면역 체계) 중 하나로 백혈구 세포(백혈구)가 있는데, 백혈구는 혈류를 통해 조직으로 이동하여 미생물과 다른 침입자를 찾아서 공격합니다. (면역 체계의 개요 또한 참조.)
이러한 방어체계는 두 부분으로 이루어집니다.
선천 면역
선천(자연) 면역은 태어날 때부터 존재하고 침입자에 대한 노출을 통해 배울 필요가 없기 때문에 붙여진 이름입니다. 따라서 외부 침입자에 즉시 반응합니다. 하지만 그 성분이 모든 외부 침입자들을 거의 동일한 방식으로 처리합니다. 그리고 외부 침입자에 있는 제한된 수의 식별 물질(항원)만 인식합니다. 하지만 이들 항원은 많은 다양한 침입자들에 존재합니다. 선천 면역은 후천 면역과 달리 접촉 기억이 없으며, 특정 외부 항원을 기억하지 않고, 미래의 감염에 대하여 지속적인 보호 기능을 제공하지는 않습니다.
선천 면역에 관련된 백혈구는 다음과 같습니다.
단핵세포(대식세포로 발전함)
호중구
호산구
호염기구
자연 살해 세포
이들은 각각 다른 기능을 갖고 있습니다.
선천 면역에 참여하는 다른 물질은 다음과 같습니다.
비만 세포
보체계
사이토카인
단핵세포 및 대식세포
대식세포는 단핵세포라고 하는 유형의 백혈구로부터 발달합니다. 단핵세포는 혈류에서 조직으로 이동할 때 대식세포가 됩니다.
감염이 발생하면 단핵세포는 조직으로 이동합니다. 단핵세포는 조직에서 약 8시간 동안 크게 비대해져 자체 내에 과립을 생산하고 대식세포가 됩니다. 과립에는 세균과 다른 외부 세포를 죽여서 삼키는 효소와 기타 물질이 들어 있습니다.
대식세포는 조직에 머물며, 세균, 외부 세포, 손상된 세포나 죽은 세포를 삼킵니다. (세포가 미생물, 다른 세포나 세포 분해물을 삼키는 과정을 식균 작용이라 하며 삼켜진 세포를 식세포라고 합니다.)
대식세포는 다른 백혈구를 감염 부위로 유인하는 물질을 분비합니다. 또한 T 세포가 침입자를 인식하고 후천 면역 작용에 참여하도록 도와줍니다.
호중구
혈류에 있는 가장 일반적 유형의 백혈구인 호중구는 가장 먼저 감염을 방어하는 세포 중 하나입니다. 호중구는 식세포로, 세균과 다른 외부 세포를 삼킵니다. 호중구에는 그러한 세포를 죽여서 삼키도록 도와주는 효소를 분비하는 과립이 포함되어 있습니다.
호중구는 혈류에서 순환하며 혈류를 벗어나 조직으로 들어가려면 신호를 받아야 합니다. 이 신호는 세균 자체에서, 보체 단백질에서 또는 손상된 조직에서 나오며 이들은 모두 호중구를 문제 부위로 유도하는 물질을 생산합니다. (세포를 특정 부위로 유인하기 위해 물질을 사용하는 과정을 주화성이라고 합니다.)
또한 호중구는 주변 조직에 섬유질을 생산하는 물질을 분비하기도 합니다. 이 섬유질이 세균을 가둬서 확산을 방지하고 쉽게 파괴하도록 만듭니다.
호산구
호산구는 세균을 삼킬 수 있지만 너무 커서 삼킬 수 없는 외부 세포를 표적으로 삼을 수도 있습니다. 호산구에는 외부 세포를 만나면 효소와 다른 독성 물질을 분비하는 과립이 포함되어 있습니다. 이들 물질이 표적 세포막에 구멍을 만듭니다.
호산구는 혈류를 타고 순환합니다. 하지만 호중구나 대식세포보다 세균에 대한 활성도가 떨어집니다. 호산구의 주요 기능 중 하나는 기생충에 부착해서 움직이지 못하게 하고 죽이는 기능입니다.
호산구는 암세포 파괴를 도울 수 있습니다. 또한 호산구는 염증 및 알레르기 반응에 관여하는 물질을 생산합니다. 알레르기, 기생충 감염 또는 천식이 있는 사람은 그렇지 않은 사람보다 혈류에 호산구가 더 많이 들어 있습니다.
호염기구
호염기구는 외부 세포를 삼키지 않으며, 알레르기 반응에 관여하는 물질인 히스타민으로 채워진 과립을 함유하고 있습니다. 호염기구는 알레르기 항원(알레르기 반응을 유발하는 항원)을 만나면 히스타민을 분비합니다. 히스타민은 손상된 조직으로의 혈류를 증가시켜 부기 및 염증을 유발합니다.
또한 호염기구는 호중구와 호산구를 유인하는 물질을 생산합니다.
자연 살해 세포
자연 살해 세포는 형성 즉시 죽일 준비가 되어 있기 때문에 “자연” 살해 세포라고 합니다. 자연 살해 세포는 감염된 세포나 암세포를 인식하고 그에 부착되어 해당 세포의 외막을 파손하는 효소와 다른 물질을 분비합니다. 자연 살해 세포는 바이러스 감염의 초기 방어 시에 중요합니다.
또한 자연 살해 세포는 T 세포, B 세포 및 대식세포의 일부 기능을 조절하는 사이토카인을 생산합니다.
비만 세포
비만 세포는 조직에 존재하며, 기능은 혈액의 호염기구와 유사합니다. 비만 세포는 알레르기 항원을 만나면 히스타민 및 염증과 알레르기 반응에 관련된 기타 물질을 분비합니다.
보체계
보체계는 순서대로 작용하는 30개 이상의 단백질로 구성됩니다. 즉, 한 단백질이 또다른 단백질을 활성화시키며 이는 다시 또 다른 단백질을 활성화시켜 감염을 방어합니다. 이러한 절차를 보체 연쇄반응이라고 합니다.
보체 단백질은 후천 면역과 선천 면역에서 다음과 같은 다양한 기능을 합니다.
세균을 직접 죽임
세균에 부착하여 호중구와 대식세포에 의해 쉽게 식별되어 삼켜지도록 함으로써 세균 파괴를 도움
대식세포와 호중구를 문제 부위로 유인함
바이러스를 중화함
면역 세포가 특정 침입자를 기억하도록 도와줌
항체 형성을 촉진함
항체의 효능을 향상시킴
인체가 죽은 세포 및 면역 복합체(항원에 부착된 항체로 구성됨)를 제거하도록 도와줌
사이토카인
사이토카인은 면역 체계의 전달체입니다. 백혈구와 면역 체계의 다른 특정 세포들은 항원이 감지되면 사이토카인을 생산합니다.
사이토카인은 다양한 종류가 있으며 다양한 면역 체계 부분에 영향을 줍니다.
일부 사이토카인은 활동을 자극합니다. 그들은 보다 효율적으로 죽이고 다른 백혈구들을 문제 부위로 유인하기 위해 특정 백혈구를 자극합니다.
다른 사이토카인은 활성을 억제하여 면역 반응이 끝나도록 도와줍니다.
인터페론이라고 하는 일부 사이토카인은 바이러스의 재생산(복제)을 방해합니다.
또한 사이토카인은 후천 면역 과정에 참여하기도 합니다.