환경과 면역독성

면역(immune)이란 생체가 자기(self)와 비자기(non-self)를 구별하는 생체 시스템을 말한다.

면역계는 감염원에 대한 저항, 혈액 중 백혈구의 적정 농도 유지, 면역글로불린의 생성, 암세포에 대한 감시 등의 기능을 담당하고 있다. 이와 같은 면역기능에는 각종 체액성 인자들과 세포들이 관여하고 있다.

근래 환경 내의 화학물질들에 의해 초래되는 면역계 독성에 대한 많은 연구들이 집중되고 있다.

환경오염물질들과 면역 조직과의 상호작용은 면역계의 미세한 균형을 교란시켜 면역억제, 면역세포의 증식에 대한 제어 기능 상실, 알레르기, 자가면역 등의 결과를 초래할 수 있다.

면역반응에 관련된 세포

면역계의 모든 세포들은 간세포(stem cell)로부터 림프계와 골수계의 두 가지 분화 경로를 통해 형성된다. 림프계로부터 림프구가 생성되며 골수계를 통해서는 호중구, 호산구, 호염기구, 비만세포, 단구 그리고 혈소판 등이 생성된다.

림프구는 그 기능에 따라 T세포와 B세포로 구분되며 전체 순환백혈구의 약 20%를 차지하고 있다.

간세포는 태생기에는 난황난과 간에서 흉선으로 이동하고 말기에는 골수에서 흉선으로 이동하는데, 이들 간세포는 흉선의 피질영역에서 왕성하게 분열하고 증식한다. 간세포의 대부분은 사멸하고 일부는 수질의 흉선세포가 되는데 이들로부터 분화한 림프구를 흉선의존성림프구, 즉 T세포이라고 한다.

B세포 분화는 조류의 경우 임파성 상피기관인 Fabricius낭에서, 포유류에 있어서는 아직 확실치 않으나 태아의 간, 신생아의 비장, 소화관 관련 임파조직, 성숙 골수 등에서 일어나는 것으로 알려지고 있다. B세포의 주된 기능은 항원 자극에 대한 항체분자를 생산하는 것이다.

체액성면역 및 세포성면역

체액성면역은 항체성면역이라고도 하며 항원의 자극에 의해 보조 T세포의 도움을 받아 B세포가 항체를 생산함으로써 작용하는 면역반응을 말한다.

그러나 세포성면역은 지연형 과민반응에 관여하는 TDTH 세포가 항원의 자극을 받아 lymphokine을 방출하여 대식세포를 활성화시키고 다시 활성화된 대식세포가 외인성 물질을 공격하는 형태나 TC 세포 또는 살해 세포가 직접 목표를 공격하는 형태, 즉 감작 된 림프구에 의해 일어나는 면역반응을 말한다.

면역독성의 종류

알레르기 또는 과민반응

대표적인 면역독성의 종류가 알레르기 또는 과민반응이다.

면역이란 원래 이물질을 제거하여 개체의 항상성을 유지하는 현상으로서 이해되고 있으나, 면역현상이 반드시 개체 자신에게 유리하게 작용한다고 할 수는 없다. 항원 자체로는 생체에 유해하지 않더라도 이로 인하여 발생된 항원-항체 반응이 개체 자신의 세포나 조직에 장애를 일으키는 경우가 있는데 이를 알레르기 또는 과민반응이라고 부른다.

1차적으로 알레르기 반응을 일으킨 항원에 재차 접촉하게 되면 2차적 면역반응이 일어남과 동시에 조직 등에 장애가 발생한다. TDI (Toluene diisocyanate)는 플라스틱 및 수지의 제조에 사용되는 대표적 화학물질로 천식, 비염, 접촉성 피부염 등을 일으킨다.

자가면역

개체 자신의 세포나 세포가 생산하는 성분들을 어떤 원인으로 비자기로 인식하여 그것에 상응하는 특이한 항체, 즉 자가항체를 생산하거나 T림프구 및 대식세포를 활성화시켜 조직 손상을 일으키는 반응을 자가면역질환이라고 한다.

그러나 자가면역질환은 반드시 자기 성분에 대한 면역 반응의 결과만이 아니며, 외부 환경 물질들이 조직 또는 혈청단백질과 결합하여 형성된 자기항원들에 대하여 면역반응을 일으켜 세포 손상을 초래할 수도 있다.

자가면역질환의 몇 가지 예로서는 전신홍반성낭창, 류마티스성 관절염, 용혈성빈혈 등을 들 수 있다.

아직 명확한 메커니즘은 밝혀져 있지 않으나 중금속도 자가면역질환을 일으킬 수 있는데, 그 예로서 금과 수은은 자가면역질환인 Goodpasture질환의 사구체 신염과 유사한 증세를 초래하여 사구체 기저막 항체를 생성하는 것으로 보고되고 있다.

면역억제

수많은 환경오염물질들은 치사량 이하의 용량에서 체액성면역 또는 세포성면역을 억제한다.

백혈구감소증, 적혈구감소증, 재생불량성빈혈 등과 같은 골수장애를 일으키는 benzene은 동물실험에서 골수 형성 저하와 림프구감소증 사이의 용량 의존적 관계를 나타냈다.

PCBs는 반세기에 걸쳐 가소제, 변압기 단열제, 기타 공업적 용도로 광범위하게 사용되어 왔다. PCBs는 면역반응을 억제하고, 생체방어 메커니즘을 교란 시키는 것으로 보고되고 있는데 동물 실험 결과 림프 기관의 위축, 세포성 면역의 억제 증상 등을 보였다. 그러나 세포성 면역계에 미치는 영향에 대해서는 아직 정확하게 규명되어 있지 않다. 일본의 가네미유증 사건을 통하여 PCBs가 주로 염소 좌창과 혈청 중 항체의 농도 감소와 호흡기 감염증 등을 일으키는 것으로 판단하였다.

최근 환경 문제와 관련하여 많은 관심의 대상이 되고 있는 TCDD의 경우는 설치류 실험에서 현저한 흉선 위축을 보였으며, 고농도로 투여 되었을 때는 항체 반응, 지연형 과민반응, 림프구생산 등이 억제되는 것으로 나타났다.