| 쥐의 체내에 삽입된 예쁜꼬마선충을 공격하는 호산구. |
1. 개요
백혈구(白血球, leukocyte; white blood cell)는 혈액을 구성하는 세포인 혈구 중 하나로, 면역계를 구성하는 주요 세포이다. 혈액 성분을 원심분리기로 분리했을 때 적혈구와 혈장 사이에 회색에 가까운 하얀층을 형성하기 때문에 백혈구라 이름이 붙었다. 순우리말로는 흰피톨.[1] 편의상 적혈구는 빨간 피, 백혈구는 하얀 피 형태로 이야기하거나 가르치는 경우가 있는데 정말로 피가 하얗다는 의미는 아니다. 백혈병에 걸리면 백혈구 수가 많아져서 피가 주황빛으로 보일 수는 있다.백혈구는 외부에서 침입한 이물질이나 세균으로부터 우리 몸을 보호하는 역할, 즉 면역 작용을 담당한다.
보통 위 영상처럼 잡아먹는 방식[2]으로 보호활동을 수행하는데 이를 식세포 작용(phagocytosis)이라 부른다. 다만 잡아먹는다는 것은 일반적인 생물의 식사처럼 잡아먹은 세균을 분해하여 영양분으로 쓴다는 소리가 아니라 활성산소 등을 이용해 백혈구 내부에서 죽이기만 한다. 따라서 어느 정도 이물질(세균이나 사멸한 체세포 등)을 먹으면 백혈구가 사멸한다. 보통 막연하게 백혈구가 세균을 처묵처묵하는 정도로만 배우지만 실제 백혈구에도 역할에 따라 세균 처리 담당, 몸에 침입한 원생동물이나 이물질 처리 담당, 손상된 세포나 적혈구와 같은 찌꺼기 처리 담당 등의 형태로 여러 종류의 세포가 백혈구란 큰 카테고리에 하나로 뭉뚱그려져 있는 것이다.[3]
백혈구는 그냥 자신을 구성하는 체세포 중 하나일 뿐이지만, 정자, 적혈구와 더불어 운동성이 있는지라 별도의 생명체인 것처럼 묘사될때가 많다. 이를테면 사멸한 체세포를 사체라고 표현하지 않지만, 유독 백혈구는 사체라고 불러주는 등의 뭔가가 있다. 하지만 이것 역시 신체의 일부일 뿐, 대장균처럼 인간과 공생하는 별개의 생물인 것은 아니다.
2. 종류
크게 골수성 세포(myeloid cell)과 림프성 세포(lymphoid cell)로 나뉘며, 그 아래에도 다양한 종류가 있다.
2.1. 골수성 백혈구(myeloid)
- 호중구 - 외부에서 침입한 세균을 잡아먹거나 죽이고 혈액 속의 노폐물을 제거하는 등 백혈구하면 생각나는 역할을 맡으며, 전체 백혈구의 2/3를 차지하여 그 수가 가장 많다. 과립구(granulocyte) 중 하나로, 호중성과립이 채워져 있다. 식균 작용으로 병원체를 잡아먹으며, 보통 12~24개 정도를 포식하면 죽는다.
- 호산구 - 과립구 중 하나. 호산성과립이 채워져 있다. 알러지의 원인이 되는 히스타민을 mast cell이 분비하게 한다. 백혈구의 2~4%정도를 차지한다. 기생충이 들어왔을 때 방어하는 백혈구이기도 하다.
- 호염기구 - 과립구 중 하나. 호염기성과립이 채워져 있다. 헤파린을 분비하여 혈전을 용해시키거나 지방을 낮추는 역할을 한다. 백혈구의 0.5% 미만을 차지한다.
- 단핵구 - Monocyte. 백혈구의 2~8%를 차지한다. 아래의 대식세포와 같은 세포이다. 다만 조직에 존재하느냐, 혈액에 존재하느냐에 따라 다르게 불린다. 참고로 단핵구라는 표현은 Monocyte가 아니라 다핵구(과립구)와 대비해 림프구를 가리키기도 하니 주의.
- 대식세포(매크로파지) - 몸 속에 들어온 이물질을 먹어치우는 역할을 하는 세포이다. 또한 비정상세포를 파괴하는 역할도 일부 한다. 혈액뿐만 아니라 간, 폐, 뇌, 장 등에 고정형으로서 존재하여 이물질을 잡아먹는 역할을 하기도 한다. 또한 항원을 완전히 파괴하지 못했을 경우 보조T림프구에 알리는 역할도 하므로 후술할 항원제시세포(antigen presenting cell)에도 속한다.
- 수지상세포 - 대식세포와 함께 항원제시세포의 기능을 한다.
2.2. 림프성 백혈구(lymphoid)
- T세포
- 보조 T 세포(헬퍼 T세포) - 면역계의 사령관. 다른 면역세포들을 활성화하거나 조절하여 면역반응을 촉진하는 기능을 한다. 항원제시세포에 의해 활성화됨.
- 세포독성 T 세포(킬러 T세포) - 바이러스에 감염된 세포나 종양 세포 등을 인지하고 파괴하는 기능을 한다.
- 조절 T세포 - 항원에 대한 방어작용이 끝난 뒤 면역작용을 억제하는 기능을 한다.
- NKT 세포 - 자연살해세포처럼 비정상 세포를 파괴하는 역할을 하는 세포이다.
- B세포 - 외부에서 들어온 항원[4]을 감지하여 해당 항원에 대한 항체 생산을 담당하는 세포이다. 항원을 감지하면 대부분 형질세포(plasma cell)로 분화하여 항체를 생성하고 분비하게 되지만, 일부는 훗날 항원의 재침입 때를 대비하여 항원인자를 기억하는 기억 B 세포로 분화한다.
- NK세포(Natural killer cell, 자연살해 세포) - 종양세포나 바이러스 감염 세포 등 비정상 세포를 인지하여 파괴하는 역할을 한다. 림프구 중 가장 크기가 크다. 하는 일은 킬러 T-cell과 비슷하지만 NK-cell은 T세포와 계통이 다르다.
3. 상세
대식세포와 수지상세포와 같은 항원제시세포(Antigen Presenting Cell, APC)는 식세포 작용으로 잡아먹은 세균을 리소좀(lysosome)을 통해 분해, 남은 단백질 찌꺼기를 MHC II 라는 단백질을 통해 보조 T세포에게 보여준다. 즉, "이런 세균이 있으니까 빨리 처리해."라고 MHC II 라는 메신저로 T세포에게 알려주는 것이다. 그럼 보조 T세포는 이 신호를 받아 B세포에게 사이토카인을 분비해 피드백으로 분열하게 만들어 기억세포와 형질세포로 분화하게 만든다. 기억세포는 계속 남아 훗날 같은 병원체가 침입했을 때 빠른 면역 반응을 일으키기 위해서 남아있게 되고, 형질세포는 해당하는 단백질에 꼭 맞아 잘 붙게 되는 항체를 만들어낸다. 이 항체는 세균(항원)에 달라붙게 되고, 면역 시스템은 외부 침입자를 쉽게 공격할 수 있게 된다. 또한, 면역작용을 위해 백혈구를 비롯한 면역계 세포에만 존재하는 특이한 현상으로, 혈관외유출현상(Leukocyte extravasation), 즉 혈관벽을 통과하여 항원에 도달하는 성질도 지니고 있다.이렇게 백혈구가 무단침입자와 치열하게 전투를 벌이고 남은 잔해가 바로 고름이다.(주로 호중구) 실제 고름을 현미경으로 관찰을 해보면 침입자들에 맞서 싸우다 장렬히 전사한 백혈구들과 파괴된 세균을 비롯한 격렬한 전투의 흔적들이 보인다고 한다.[5] 호흡기 질환 이후 나오는 특이한 색깔의 가래도 이런 고름이 섞여서 그렇게 보이는 것이다.
성인 기준으로 혈액 1mm3당 5,000 ~ 1만 개 가량의 백혈구가 있으나 만약 몸에 상처가 나서 세균이 침투했을 때, 병에 걸렸을 때 또는 물리적으로나 감정적으로 신체가 흥분되어 있는 상태일 때 일시적으로 백혈구 수가 증가하는 경우도 있다. 다만, 미성숙 백혈구가 비정상적으로 증식하여 오히려 신체변화를 주는 경우가 있는데 이것이 백혈병이다.[6] 반대로 백혈구감소증이라 하여 비정상적으로 줄어들어 변화가 되는 경우도 있다. 그래서 좋은 백혈구와 적혈구를 생산하려면 영양을 고르게 섭취하고 면역력을 늘릴 수 있도록 운동을 많이 하는 것이 좋다.
백혈구 중 림프구, 즉 B세포와 T세포는 각각 골수와 흉선 두 장소에서 성숙이 되는데,[7] 어떤 항원이 침입해올지 모르기 때문에 각 면역 세포에 붙을 수용체는 무작위적으로 만들어지게 되며, 이 무작위로 생성된 수용체는 자신의 단백질까지 인식할 수 있다. 이 세포가 무사히 성숙해서 나간다면 자기 자신의 단백질까지 공격하게 된다. 이를 방지하기 위해서 백혈구 성숙 시에 자기 단백질을 인식하는 백혈구들은 전부 사멸되며, 결국은 자기 단백질을 인식하는 백혈구는 없어진다.
4. 기타
- 백혈구는 특정한 상황에서 맨눈으로 관측할 수 있다. 기지개를 펴거나 피가 머리로 쏠릴 때 눈 가장자리에서 파란색 점이 왔다갔다 하는 것이 보이는데, 이것은 혈관을 통과하는 백혈구가 빛에 비친 것이다. 시러 현상 참조.
- 백혈구끼리 썸타는 만화도 있다. 다만 만화에서 묘사되는 바이러스의 모습은 박테리오파지로, 사람에게는 해를 끼치지 않는다.
- 영화 오스모시스 존스에서는 백혈구가 주인공으로 나온다. 물론 실제 현미경으로 본 모습처럼 동그란 쌀알같지는 않고 의인화되었다.
- 시미즈 아카네의 세포 의인화 만화 일하는 세포에서도 나오는데 백혈구 중 하나가 남주인공이다. 이름은 U-1146. 이쪽도 의인화되었는데 흰색을 반영해서 컬러링이 흰색이다. 피부도 다른 세포들보다 연해서 얼핏 보면 흰색으로만 되어있다고 판단할 정도.
- 순우리말인 흰피톨을 제목으로 한 게임이 있다. HYNPYTOL 참조.
5. 관련 문서
[1] 대략 80년대쯤의 오래된 서적 중에서 이런 용어를 발견할 수 있다. 마찬가지로 적혈구는 붉은피톨.[2] 탐식 혹은 대식. 균을 먹는다고 하여 식균작용이라고도 한다. 탐식작용 이외에도 항원을 파괴하는 독소를 생성하는 방식으로도 면역작용을 수행한다. 림프구는 탐식작용을 하지 않는다.[3] 우리가 기초교육과정에서 배울때 듣는 백혈구는 보통 호중구를 말하는 것이며 진정한 의미의 백혈구에서 수많은 종류 중 하나의 세포일 뿐이다. 이런 어중간한 분류 때문에 면역학을 전문적으로 다룰때는 백혈구라는 단어를 잘 사용하지 않는다고 한다.[4] 항체 생성을 유도하는 물질을 말한다. 그냥 "외부에서 들어온 이물질" 정도로 이해해도 무방하다.[5] 육아종도 이에 해당한다.[6] 정상 기능을 하지 못하는 미성숙 백혈구의 클론성 이상증식으로 인해 정상 혈구들은 수가 상대적으로 줄어들고, 기능에 변화를 가진다. 또한 이러한 미성숙 백혈구는 정상 세포에 면역 반응을 보이는 경우도 있다.[7] T세포는 흉선(Thymus)의 첫 글자에서, B세포는 새의 Bursa of Fabricius의 첫 글자에서 따와 만들어진 단어이다.(일반적으로 골수(Bone marrow)의 앞 글자에서 따왔다고 잘못 알려져 있다. 물론 외우기 쉬우라고 의도적으로 Bone marrow라고 하는 경우도 있다. 어쨌든 골수에서 성숙하는 것은 맞으니까.)