생물학 - 혈액과 면역계통

1. 혈액

혈액량은 체중의 6~8%(약 1/12~1/13)를 차지하며 약 5L 정도 된다. pH는 약 7.4로 약염기성이다. 혈액은 세포성분(45%)인 혈구와 액체 성분(55%)인 혈장으로 구분된다.

▲ 혈액의 구성과 기능

1) 혈액의 구성

혈액은 혈구와 혈장으로 구성된다. 혈구는 혈액의 45% 정도인데, 대부분 적혈구이다. 혈구에는 적혈구, 백혈구, 혈소판이 있다.

2) 혈액의 기능

① 호흡가스(산소와 이산화탄소)를 운반한다.

② 영양소, 노폐물, 호르몬 등을 운반한다.

③ 전신의 체온을 일정하게 유지한다.

④ 혈액에는 지혈성분과 혈액응고 성분이 있어 지혈(응고) 작용을 한다.

⑤ 백혈구의 식작용이나 면역작용을 통해 생체를 보호한다.

⑥ 전해질, 수분 조절을 통해 체액의 삼투압을 유지한다.

▲ 혈구와 혈장

(1) 혈구(혈액세포)

혈구를 만드는 것을 조혈이라고 하며, 조혈은 태생기에는 난황주머니(난황낭), 이어 간과 지라(비장)에서 이루어진다. 태생 후기는 조혈 장소가 골수로 이행하고 출생 후에는 오로지 골수에서 조혈된다.

① 적혈구

중앙이 오목한 직경 7~8㎛의 원반 모양으로 핵이 없다. 1㎣ 당 약 500만개 정도이다. 헤모글로빈은 글로빈이라는 단백질에 헴이라 불리는 색소가 결합한 것이다. 적혈구는 골수에서 생성(분화)되지만, 생성 조절은 콩팥에 의해 조절된다. 콩팥에서 적혈구생성소를 분비해서 골수의 줄기세포를 자극하여 더 많은 적혈구를 생산하도록 하는 원리이다.

적혈구의 수명은 약 120일로 노화하면 노랑색의 물질인 빌리루빈으로 변화되고, 빌리루빈은 간으로 운반되어 쓸개즙과 섞여 소화 때 작은창자로 분비된다. 따라서 대변은 황색을 띈다.

② 백혈구

백혈구는 핵이 존재하며 1㎣ 당 약 7,000개가 존재한다. 수명은 몇 시간에서 며칠로 짧고, 색소에 염색 형태에 따라 과립을 갖는 과립구와 무과립구로 나뉜다. 과립구는 호중구와 호산구, 호염기구이며, 무과립구는 단핵구와 림프구로 나뉜다.

호중구는 가장 많은 갯수를 차지하며 식균작용을 한다. 호산구는 기생출과 알레르기에 관한 면역 반응을 담당하고, 호염구는 염증 반응을 유발한다. 림프구는 면역계통의 중추로 T림프구와 B림프구로 나뉜다. T림프구는 항원을 인식하고 항체 생산을 돕는다. 즉, 잘못된 세포가우리 몸의 들어오면 처리하는 역할을 한다. B림프구는 항체를 생산하는 역할을 한다. 단핵구는 대식세포 역할을 하며 세균 등의 이물질(항원)을 탐식하고 처리한다.

③ 혈소판

혈소판은 핵이 없고 혈액  1㎣ 당 약 30만개가 존재한다. 수명은 일주일이다.

(2) 혈장

정확히 혈구를 둘러싼 세포외액이 바로 혈장이다. 혈장은 간에서 생산되어 혈액으로 방출된다.

① 알부민

세포에 아미노산 공급원 기능하며 영양작용을 한다. 혈장 교질삼투압을 담당하는데, 이는 수분을 조직액에서 혈장으로 글어당겨 적절한 혈액 수분량을 유지한다. 또한, 여러 물질과 같이 결합하여 운반하며, 단백질과 결합해 콩팥에서 여과되어 소변으로 나가는 것을 제한한다.

② 글로불린

글로불린은 알파, 베타, 감마의 3종류로 나뉘며, 특히 감마 글로불린은 많은 항체가 포함되므로 면역그로불린이라고도 불린다. 면역글로불린에는 IgG, IgA, IgM, IgD, IgE의 5종류가 있다.

③ 피브리노겐

피브리노겐(섬유소원)은 피브린(섬유소)이 되어 혈액응고 덩어리를 형성한다. 혈액이 응고한 후 남은 연한 노란색의 투명하고 맑은 부분을 혈청이라 하는데, 혈장에서 피브리노겐을 제외한 것이다.

(3) 혈액응고

혈액응고의 기본은 혈장 중에 녹아있는 피브리노겐이 불용성 피브린으로 변화하는 것이다. 피브린의 그물구조에 혈구가 묶여 혈액응고 덩어리(혈병)를 만들고 혈관이 파괴된 곳이 막힌다. 피브린이 생성될 때까지는 몇 단계의 반응이 필요하다.

① 혈액응고인자

혈장중에는 혈액응고인자가 불황성 상태로 존재한다. 혈액응고인자는 간에서 생성된다.

② 혈액응고 과정

1차 지혈 : 혈소판에서 피브린 응괴형성

2차 지혈

① 1단계 : 비활성화된 프로트롬빈이 내인성과 외인성경로를 통해 활성화 된다.

② 2단계 : 활성화된 프로트롬빈은 트롬빈(칼슘)을 만든다.

③ 3단계 : 2단계에서 생성된 트롬빈은 피브리노겐을 피브린으로 바꾼다.

혈액응고인자들은 간에서 합성되고, 이것을 돕는게 비타민K이다. 그리고 프로트롬빈이 트롬빈으로 전환되려면 칼슘이 꼭 필요하다.

(4) 혈액형

혈액형의 종류는 A. B. AB. O, Rh+, Rh- 등 여러가지 종류가 있다. 혈액형은 적혈구 표면에 존재하는 특정한 구조물 기준으로 형성되는데, 이 구조물을 항원(응집원)이라고 한다. 혈청 속에 있는 적혈구를 응집하는 물질을 항체(응집소)라고 한다. 이렇게 응집반응을 확인하는 것이 혈액형 검사이다.

Rh는 항D항체의 혈청을 혼합하여 응집반응 검사를 확인함으로서 알 수 있다. 붉은털원숭이와 공통된 항원이 우리의 적혈구 막에 존재하는데, 이를 Rh 항원이라 부른다. Rh 항원이 관찰되는 혈액을 Rh+, 관찰되지 않는 혈액을 Rh-라고 한다. 서양인은 Rh-가 전체의 20%이지만, 동양인은 1% 이하이고 그 중 한국인은 약 0.4%이다.

A형	A형 적혈구 표면에는 A형 항원이, 혈장에는 항B항체가 존재한다.
B형	B형 적혈구 표면에는 B형 항원이, 혈장에는 항A항체가 존재한다.
AB형	AB형 적혈구 표면에는 A, B가 존재하며, 혈장에는 A,B가 없다.
O형	A형, B형 항원이 존재하지 않고 혈장에는 항A항체와 항B항체가 존재한다.

O형 적혈구에는 응집원이 없으므로 다른 모든 혈액형에게 혈액을 줄 수 있지만 AB형은 혈장에 응집소가 없으므로 모든 혈액을 받을 수 있다. 이런 견해에서 O형 혈액혈은 만능공혈자, AB형 혈액형은 만능수혈자라고 한다. 만약 수혈시 응집반응이 나타나면 중단한다.

 

2. 면역

1) 면역

면역이란 '병을 면한다'라는 의미로, 조직이나 기관에 손상을 입힐 수 있는 병원체나 독소에 저항할 수 있는 신체의 능력으로 병원체의 감염으로부터 신체를 방어하는 것이다. 신체는 체내에 침입한 병원체를 제거함과 동시에 그 병원체를 기억하는 능력까지도 갖추고 있다.

면역계통은 비특이적 방어기존과 특이적 방어기전이 있으며, 그 중에서도 특이적 방어기전이 면역의 실체가 된다.

(1) 비특이적 방어기전

① 피부, 재채기, 위산, 눈물, 발열, 염증 등

② 백혈구 중 호중구와 큰포식세포는 감염 조직에서 식균 작용을 한다.

③ 자연살해세포(NK cell)는 바이러스에 감염된 세포의 세포막을 파괴해서 제거한다. 이는 이동하면서 암세포나 감염된 세포를 공격한다.

(2) 특이적 방어기전

① 림프구(B림프구와 T림프구) *기억세포

② 항원-항체

2) 알레르기

알레르기는 생체를 지키는 역할을 하는 면역기능이 이물에 대해서 과잉으로 반응해 불쾌한 증상, 염증이나 병 등을 일으키는 현상이다. 즉, 알레르기는 히스타민 등의 활성물질이 방출되면서 점액분비를 항진시키고 민무의근육을 수축시키므로 재채기, 콧물, 눈의 가려움증 등 불쾌한 증상이 나타난다.

3) 면역의 응용

파스퇴르에 의해서 예방접종이 개발되면서 감염증을 막기 위한 예방접종이 일반적으로 행해지게 되었다. 현재 실시되고 있는 예방접종은 백신을 주사해, 인위적으로 면역이 생기게 하는 방법(능동면역법)이다. 백신은 독성을 약하게 한 병원체나 그 구조의 일부 등을 토대로 만들어 지고 있다. 또한 다른 동물에 병원체나 독소를 주사해서 항체를 생성시켜, 그 혈청을 치료에 이용하는 방법(혈청요법, 수동면역법)이 있다.

* HIV 감염과 AIDS

HIV는 도움T세포에 감염하여 2~10년의 잠복기간을거친 후 도움T세포를 파괴해버린다. HIV는 혈액과 정액에 많이 존재하며 침, 눈물, 땀 등에는 미량이 존재한다. 감염경로는 감염자와의 성행위, 감염자의 혈액수혈, 감염자의 혈액으로 만든 혈액제제를 투여 및 감염자의 임신 등이 있다. 현재 근본적인 치료방법은 개발되어 있지 않지만, 감염이 되어도 발병 기간을 늦추는 방법이 개발되고 있다.

 

요점정리

혈액=혈구와 혈장(종류와 기능)

- 혈액응고원리

- 혈액형

- 면역의 원리