대식세포

1. 개요

大食細胞, Macrophage
대식세포, 매크로파지, 큰포식세포

우리 몸의 면역세포 중 하나. 약자로는 'Mφ' 또는 'MΦ'로 표기하는데, 이때 Φ는 'phage'의 의미이다. 영어의 '매크로파지(Macrophage)'는 크다는 의미의 그리스어 매크로(markro)와 먹다는 뜻의 파진(phagein)의 합성어가 변형된 것으로 직역하면 '큼지막한 먹는 놈(大/食細胞)'이라는 뜻이다. 한자 이름인 '대식세포'도 이를 직역해놓은 것. 다시 말해 '많이 먹는(대식)'+세포가 아니고 '큰(大)'+'식세포(食細胞)'라는 뜻이며 이름값 그대로 우리 몸에서 가장 큰 면역세포다. 일반인들이 흔히 백혈구 하면 떠올리는 큼지막하고 세균을 잡아먹는 세포가 바로 이 대식세포다.

2. 상세

그 이름 그대로 호중구처럼 항원을 잡아 먹고 각종 효소를 가지고 있는 리소좀으로 항원을 소화시켜 버린 다음 밖으로 방출한다. 다만 단순히 항원을 잡아먹기만 하는 호중구와는 다르게 오랫동안 살며(수명은 보통 몇개월에서 수년까지) 항원제시세포로서 항원을 잡아먹은 후 림프절로 흘러 들어가서 T세포에게 표본을 주기도 한다. 또한 상주하는 조직이 어디냐에 따라서 이름을 다르게 붙이기도 한다. 성상 세포나 쿠퍼 세포 등등.

단핵구에서 분화되어 만들어지는 단핵구 계열 세포[1]로 대식세포는 단핵구에 비해 더 크고, 세포 소기관도 더 많으며 위족(pseudopodia)도 더 길고 많고, 그래서 포식 능력(phagocytic ability)도 좋고, 더 좋은 가수분해효소도 만들고, 용해 인자(soluble factor)도 만들 수 있게 된다.

대식세포는 사이토카인 [2], 염증 전달 물질(inflammatory mediator), TLR(Toll Like Receptor)에 의해 활성화되는데, 활성화되면 본디 갖춘 면역 반응이 더욱 강화되는 대신 수명은 줄어든다. 원래의 대식세포가 맡은 역할은 오래 되거나 오염된 물질을 먹어 분해하여 청소하는 일이기에 빠르게 처리할 필요가 없다. 하지만 병원체가 침입할 경우 느긋하게 앉아 처리할 시간이 부족해지니 활성화해서 강력하고 빠르게 소화시키는 것.

하지만 기생충이나 콜레스테롤 및 분자 크기가 커다란 지방, 석면은 섭취를 못 하는데, 이 경우 대식세포들이 주변을 감싸고 세포막이 융합되어 육아종을 형성한 후, cytolytic molecules 등을 내보내 죽이려고 한다. 특히 콜레스테롤이나 지방 같은 경우, 아테로마를 만들어 동맥경화의 발현에 큰 영향을 미치고 석면은 광물인지라 소화가 되지 않은데, 이때 다른 대식세포들을 불러들이기 시작하고 석면을 소화하려고 하다가 결국 괴사되면서 방출된 염증 유발 인자들이 세포에 피해를 주게 되어 발암의 원인이 된다.

일부 대식세포는 비장, 간 등에 고정되어 있지만[3], 대부분은 전구체인 단핵구의 형태로 혈액, 림프액, 조직액 등의 체액 속에 있어 체내 곳곳을 돌아다니다가 대식세포가 부족해지면 대식세포로 분화하여 보충하게 된다.

우리 몸에서 가장 활동성이 높은 세포 중 하나이며, 만약 신체 밖에 얘랑 똑같은 미생물이 돌아다닌다면 얄짤없이 독립된 생물로 취급받았을 것이다. 미토콘드리아와 더불어 “개체란 무엇인가”를 고민하게 만드는 존재 중 하나.

3. 역할

3.1. 포식작용

대식세포의 식균 작용

대식세포는 마치 아메바와 비슷하게 생겼는데 아메바가 먹이를 삼키듯 항원을 섭취한다. 위 사진을 예로 들면, 세포질의 성분을 밖으로 길게 내어서 항원을 세포 안으로 끌어들여 삼킨다. 섭취 후 항원을 파괴하는 원리는, 즉 대식세포가 항균 작용(antimicrobial activity)를 일으키는 원리는, 섭취 후 활성 산소 매개자(ROI; reactive oxygen intermediate), 활성 질소 매개자(RNI; reactive nitrogen intermediate)[4], 디펜신(defensin), 리소좀(lysosome) 등으로 섭취한 대상을 손상시키고 잘게 분해한 후, 세포 소기관 내에서 소화하는 찌꺼기는 내보낸다. 내부에서 소화를 못 시킬 경우 세균이 내부에서 번식하여 대식세포는 터져서 죽고 만다. 대표적인 사례는 결핵균.

3.2. 다른 세포의 활성화

대식세포는 다른 위험한 면역 세포들을 활성화할 수 있다. 이 세포들은 평상시에는 비활성화되어있거나 접근이 엄격히 차단되어 있지만, 대식세포의 신호를 받고 상처 부위로 유도되어 면역 반응을 일으킨다. 대표적으로 대식세포에 의해 활성화되는 세포로는 호중구가 있다.

3.3. 항원 제시 세포

대식세포는 수지상 세포와 함께 대표적인 항원 제시 세포로 분류되며, 이는 후천(획득) 면역 시스템을 가동하는 데에 중요한 역할을 수행한다. 대식세포는 일반 세포 표면에 장식된 MHC Class II를 주로 감지한다.

3.4. 기타 작용

대식세포는 죽은 적혈구 세포들을 포획하고 세포 찌꺼기를 청소하는 역할도 수행할 수 있다. 보통 간이나 비장에서 이런 역할을 많이 수행한다. 또한 미성숙한 적혈구를 성숙할 때까지 가지고 있는다. 만약 정상적으로 성숙하지 못 할 경우 소화시켜 버린다.

면역 세포들이 오작동하여 자가면역질환을 일으킬 수 있는 가능성을 낮추는 역할도 한다. 비슷한 면역세포인 호중구의 경우 병원체를 상대로 매우 파괴적인 성능을 자랑하지만, 반대로 우리 인체에게도 매우 파괴적이다. 그리고 성질이 예민해서 세포가 단 하나라도 비정상적으로 파괴되면 흥분하여 주위로 몰려드는데, 이때 주위 정상 세포들을 잘못 공격할 가능성이 있다. 대식세포는 이런 비정상 파괴 세포 잔해들을 빠르게 흡수해서 호중구의 오인 공격을 막을 수 있다. 재미있게도, 이렇게 대식세포가 파괴된 세포의 시체를 가리면 호중구는 달려왔다가도 마치 의아하다는 듯 주위를 떠돌다 떠난다고 한다.

2018년의 연구 결과에 따르면, 문신이 유지되는 것은 대식세포가 잉크를 먹은 뒤 분해하지 못해 이를 보관하고 있기 때문이라고 한다. 관련 논문 먼저 잉크를 머금었던 대식세포가 죽어서 잉크가 흘러나와도 다른 대식세포가 잉크를 먹고 머무르기 때문에 지워지지 않고 유지된다.

[1] 엄밀히 말하면 모든 대식세포가 단핵구에서 분화하는 것은 아니다. [2] 특히 Th에서 분비되는 IFN gamma [3] 특정 조직에 상주하는 매크로파지들은 다른 명칭으로 불리는 경우가 많다. 예를 들어 간에 상주하는 매크로파지는 쿠퍼 세포, 폐에 상주하는 매크로파지는 먼지 세포 등. [4] 참고로 얘네 전부 라디칼이다.