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- 73kg의 남성의 면역 체계에는 약 1.8조 개의 세포가 포함되어 있으며, 그 무게는 약 1.2kg
- 여성에게는 약 1조 5천억 개의 면역세포
- 우리 면역 체계의 전체 림프구 중 약 5%만이 장에서 발견
- 수와 무게 측면에서 대부분의 면역 세포는 림프계와 골수에 위치

우리 몸에는 몇 개의 면역세포가 있을까?
목록을 통해 다양한 면역 세포의 수와 질량이 밝혀졌다.

우리 몸의 목록:
연구자들은 처음으로 우리 인간이 가지고 있는 면역 세포의 수를 알아냈다. 73kg의 남성의 면역 체계에는 약 1.8조 개의 세포가 포함되어 있으며, 그 무게는 약 1.2kg이다. 여성에게는 약 1조 5천억 개의 면역세포가 있다. 개별 면역 세포 유형은 장기 및 조직에 따라 다른 빈도로 발견될 수 있다. 장에는 예상보다 훨씬 적은 수의 면역 세포가 있지만, 림프계와 골수에는 면역 세포 중 가장 많은 부분이 포함되어 있다. 

▲ 여기의 T 세포(녹색)와 수지상 세포(분홍색)와 같은 방어 세포는 우리의 면역 체계에 없어서는 안 되는 세포다. 그런데 우리 몸의 면역세포는 몇 개나 있을까? © Design Cells/ Getty images

우리 몸은 지지 뼈세포부터 점막, 사고에 중요한 뇌의 뉴런에 이르기까지 매우 다양한 기능을 수행하는 수조 개의 개별 세포로 구성된다. 기능에 따라 세포 유형은 모양, 크기 또는 대사가 다르다.

면역 체계에 대한 "인구 조사"

우리의 면역 체계는 또한 병원체로부터 방어하는 각자의 임무에 특화된 다양한 세포 유형으로 구성된다. 그들은 함께 림프절과 골수와 같은 다양한 조직과 기관을 포함하는 이동 네트워크를 형성한다. 그러나 이전에는 우리 몸에 얼마나 많은 면역세포가 있고, 그 안에 어떻게 분포되어 있는지가 불분명했다. 이것이 바로 이스라엘 Weizmann Institute of Science의 Ron Sender가 이끄는 연구팀이 발견한 것이다.

연구를 위해 연구자들은 기존 전문 문헌을 평가하고 무엇보다도 의료 영상 데이터, 다양한 조직과 기관의 개별 세포 유형에 대한 세포 수 계산, 후성유전학을 기반으로 한 세포 검출 데이터를 분석했다. 이러한 데이터는 다양한 방법과 정의를 사용하여 수집되었기 때문에 항상 직접적으로 비교할 수 있는 것은 아니다. Sender의 팀은 통계 분석과 메타 기술을 사용하여 비교 가능한 데이터를 생성하고 면역 체계에 대한 전반적인 그림을 얻었다.

▲ 몸 전체의 면역 세포 수. 면역 세포 유형의 세포 밀도는 문헌 및 다중 영상 데이터를 기반으로 추정. (A) 조직의 총 면역 세포 밀도 대 총 질량. 두 축 모두 로그 눈금으로 표시됩니다. 대각선은 장기의 총 면역 세포 수. 마커의 모양은 밀도 추정의 기본 방법을 나타낸다. 면역 세포 집단이 높은 대형 기관 및 기관에는 주석이 표시된다. 주석이 없는 조직에는 황색 골수, 연골, 췌장, 기관지, 부신, 담낭 등이 포함(장기 및 밀도의 전체 목록은 데이터세트 S2 참조). SI = 소장. (B) 다양한 기관 및 조직의 특정 면역 세포 유형 밀도. 문헌 및 다중 기반 추정치(외삽법 아님)만 표시. y축은 로그 스케일로 제공. 조직과 기관은 유사한 구조와 기능으로 두 패널에 그룹화되어 있다. (출처: 관련논문 The total mass, number, and distribution of immune cells in the human body / PNAS)

여성의 세포 수는 1조 5천억 개, 남성의 세포 수는 1조 8천억 개

분석 결과, 성인 남성의 면역 체계는 약 1조 8천억 개의 세포로 구성되어 있는 것으로 나타났다. 평균 체중 73kg에 면역세포는 총 1.2kg이다. 몸무게가 60kg인 여성의 면역세포 수는 약 1조 5000억 개로, 그 무게는 약 1kg이다. 몸무게가 32kg인 10살 어린이의 경우 600g에 달하는 약 1조 개의 면역세포가 있다.

개별 면역세포는 크기와 무게가 다르기 때문에 전체 면역체계의 세포 수와 세포 무게의 비율도 다르다. 과학자들은 가장 많은 부분이 림프구로 구성되어 있으며 주로 림프절과 비장에 위치하며 T 세포, B 세포, 자연 살해 세포 및 형질 세포를 포함한다고 보고했다. 이들 면역 세포는 면역 체계 세포의 40%, 세포 질량의 15%를 차지한다.

주로 골수에서 발견되는 호중구 세포는 우리 면역체계에서도 유사하게 흔히 발견된다. 연구에 따르면, 주로 몸 전체에서 발견되는 대식세포를 포함하는 골수성 면역 세포는 세포 수의 10%만 차지하지만, 면역 체계 질량의 50%를 차지하고 있다. 그 이유는 그 세포가 다른 면역세포보다 훨씬 더 크고 약 10배 무겁기 때문이다.

▲ 일차 시스템별로 분류된 세포 유형 및 조직별 인간 면역 세포 수 추정치다. 조직은 인체 차트를 통해 표시. 와플 차트는 각 조직의 면역 세포 분포를 나타내며, 각 사각형은 109개의 세포 집단을 나타낸다. 표현을 용이하게 하기 위해 모집단은 109의 배수로 반올림되었다. 각 조직의 총 모집단은 유효 숫자 1개로 표시. 모든 그림에서 세포 유형은 쉽게 참조할 수 있도록 색상으로 구분되어 있다. GI = 위장관. 다른 조직 및 기관에는 뇌, 심장, 지방 조직, 골격근, 신장 등이 포함된다. © Ron Sender, erstellt mit BioRender.com

장의 놀라움

우리 몸의 면역 세포 분포와 관련하여 과학자들은 이전에 장에 신체 면역 세포의 대부분이 포함되어 있다고 가정했다. 점막이 병원균과 특히 빈번하고 집중적으로 접촉하기 때문이다. 그러나 Sender와 그의 팀은 놀랍게도 이것이 사실이 아님을 발견했다. 대신 우리 면역 세포의 약 3%만이 이곳에서 발견된다. 장은 주로 림프구가 있는 곳이지만 우리 면역 체계의 전체 림프구 중 약 5%만이 장에서 발견된다.

"소화 시스템은 항체를 생성하는 형질 세포의 최대 70%가 있는 곳이므로 체액성 면역 방어 측면에서 중요한 부분이다"고 Sender는 말했다. 여기에는 면역 세포를 통해 직접 발생하는 것이 아니라 항체와 전달 물질을 통해 발생하는 방어 반응이 포함된다. 연구에 따르면 비슷한 수의 면역 세포가 피부, 폐, 혈액에서 2~4% 발견된다.

대신, 수와 무게 측면에서 대부분의 면역 세포는 림프계와 골수에 위치하며, 각각은 우리 면역 세포의 약 40%, 전체 질량의 약 30%를 차지한다. 따라서 이러한 기관은 주로 면역 세포로 구성되어 있으며 가장 밀집되어 있다. "우리의 분석에 따르면 가장 중요한 면역학적 기관은 골수, 림프절, 비장이다"고 Sender는 결론지었다.

▲ 인체의 면역 세포 질량 분포. 면역 세포 질량의 추정치는 세포 질량과 개체수를 기준으로 통합되었다. 추정치는 일차 조직 및 시스템별로 세포 유형별로 그룹화되었다. 조직은 인체 차트를 통해 표시되며, 와플 차트는 각 조직의 면역 세포 질량 분포를 묘사하는 데 사용되며 각 사각형은 1g의 면역 세포를 나타낸다. 표현을 용이하게 하기 위해 모집단을 1g의 배수로 반올림했다. 각 조직의 총 면역 세포 질량은 유효 숫자 1개로 표시된다. 모든 그림에서 세포 유형은 쉽게 참조할 수 있도록 색상으로 구분되어 있다. GI = 위장관. 다른 조직 및 기관에는 뇌, 심장, 지방 조직, 골격근, 신장 등이 포함된다. (출처: 관련논문 The total mass, number, and distribution of immune cells in the human body / PNAS)

나이가 들면서 면역체계는 어떻게 변하는가?

연구진은 우리 기관의 면역 세포 분포와 세포 유형에 따른 분화가 성별과 크게 무관하다고 보고했다. 그러나 나이가 들고 병이 들면서 면역 체계의 구성이 변한다. "면역 체계는 병원균의 출현과 같은 변화하는 조건에 반응하는 방식으로 역동적이고 구조화되어 있다"고 Weizmann Institute of Science의 수석 저자인 Ron Milo는 설명했다.

"다양한 건강 상태가 면역 세포 수와 그 분포에 미치는 영향을 정량적으로 추정하는 것은 어렵다"고 Milo는 말했다. 예를 들어, 연령과 관련된 변화는 골수의 면역 세포의 상당한 감소와 지방 조직 및 간의 골수 세포의 증가로 이어진다. 그러나 추가 연구를 통해 노화 및 암과 같은 장기 질병에서 정확히 어떤 일이 발생하는지, 그리고 그 변화가 우리 면역체계에 얼마나 심각한지 밝혀야 한다.

▲ 인체 내 면역 세포의 세포 유형별 조직 분포. 일차 조직 및 시스템별로 분류된 세포 유형 및 조직별 면역 세포 집단 추정치. 각 세포 유형에 대해 시스템 전체의 분포는 세포의 절대 수(A), 세포의 절대 질량(B) 및 세포의 상대 수(C)로 표시.

결과는 변경될 수 있다.

결과는 기존 데이터의 추정 및 재분석을 기반으로 한 근사치다. 인간 면역 체계의 세포에 대한 직접적이고 완전한 계산은 아직 수행되지 않았다. Sender는 "특히 많은 조직의 세포 구성과 관련하여 분석에 사용할 수 있는 데이터가 제한적이었다"고 설명했다. 결과적으로, 이번 연구 결과는 특히 세포 덩어리와 관련하여 불확실성이 있다.
연구원은 “향후 연구에서는 현대 기술을 사용하여 세포 구성과 다양한 면역 세포 집단의 다양성을 보다 정확하게 결정할 수 있을 것이다”며 "정밀하고 자동화된 크기 측정을 통합하면 세포 질량을 보다 정확하게 추정하는 데 도움이 될 것이다"고 말했다.

면역 체계에 대한 더 깊은 이해

그럼에도 불구하고 이번 발견은 우리의 면역 체계를 더 잘 이해하는 데 도움이 된다. "우리의 결과는 면역 체계의 복잡한 특성을 강조하고 그 조직을 지배하는 원리를 식별하는 데 도움이 될 수 있다"고 Milo는 말했다. 그와 그의 동료들은 이것이 미래에 인간 면역 체계의 정량적 모델이 개발될 수 있기를 바라고 있다.
(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023; doi: 10.1073/pnas.2308511120)
출처: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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