면역의 기원
면역이란 역병을 면하는 것이라는 의미이다. 기원전 5세기에 일어난 그리스와 카르타고의 전쟁에 관한 기술에 '페스트 질병에 대해 두 번은 없다'는 말이 기재되어 있다. 이는 오늘날 질병에 대한 면역을 가리키는 말이다.
14세기 유럽을 습격한 페스트는 크고 작은 유행을 반복하면서 유럽 인구 절반의 목숨을 빼앗았다. 당시 페스트는 '흑사병'이라 불리며 악마의 소행으로 여겨 크리스트교 기사단과 수도사들이 헌신적으로 환자들을 간호했다. 그러나 그들도 페스트를 피할 수는 없었다. 하지만 그들 가운데 전염되고도 기적처럼 살아난 수도사나 크리스트교 기사들이 있었고 그들은 이후 페스트 환자와 접촉을 해도 다시 병으로 쓰러지지 않았다.
신앙심이 깊었던 그들은 이러한 일들이 '신의 가호' 덕분이라고 믿었고 로마의 법왕은 신의 가호를 받은 자에게 과역과 과세를 면제하였다. 오늘날 쓰이는 'immunity(면역)'라는 단어는 '법왕의 과세(munitas)를 면제받다(im-)'라는 의미의 'im-munitas(면제)'를 통해 탄생하게 되었다.
면역 시스템의 이해
면역을 이해하는 키워드는 '자기'와 '비자기'이다. 자기와 비자기를 식별하여, 비자기를 공격하는 것이 면역 시스템의 기본이다. 이러한 면역반응은 다음과 같이 세분화하여 분류할 수 있다. ①비자기를 인식하는 반응(항원, 종양 등에 대한 면역반응), ②자기에 대한 반응(자가 면역 질환), ③비자기를 인식하지 않은 반응(임신 면역).
면역 시스템의 활성은 항원의 침입으로부터 시작된다. 항원이란 림프구(T세포, B세포)의 항원 수용체 또는 항체를 통해 인식되는 분자 전체에 사용되는 호칭이다.
생체는 다종다양한 항원으로부터 몸을 지키기 위해 적어도 두 겹의 방어 라인을 구축하고 있다. 1차 방어 라인은 병원체의 침입 또는 감염 직후 발동하는 자연 방어 기구로 이를 '자연 면역(innate immunity)'이라고 한다. 자연 면역은 침입한 병원체에 대해 탐식 능력을 가지고 있는 세포군(호중구, 큰 포식세포), 병원체에 감염된 세포를 파괴하는 세포군(NK세포, NKT세포) 등이 있다. 추가적으로 혈액 속 단백질 성분으로서 면역 시스템을 보조하는 도움체(병원체에 결합하여 호중구와 큰 포식세포 등 탐식 작용을 하는 면역세포가 쉽게 잡아먹을 수 있도록 보조)도 1차 면역에 중요한 역할을 한다.
이러한 자연 면역 반응을 통해 항원이 해결되지 않으면 2차 방어 라인인 '적응 면역 반응(adaptive immune response)'이 작동한다. 적응 면역이 활성화되면 항원에 특이적인 T세포와 B세포가 증식되고, 특이적 항체의 생성이 유도되어 병원체가 제거된다.
항원이 체내에 침입하면 다음과 같이 면역 시스템이 활성화된다. ①초기 0~4시간 동안 자연 면역을 통해 침입한 항원을 제거하고자 한다. ②항원이 자연 면역으로 해결되지 않을 경우 염증반응을 유발한다(발병 후 4~96시간). ③이후 항원이 계속적으로 남아있는 경우 적응 면역을 활성화하여 항원에 적합한 항체를 생성하여 항원을 완전히 제거한다.
염증반응, 양날의 검
앞서 언급한 바와 같이 면역 시스템이 활성화되고 일정 시간이 지나면 염증반응으로 연결된다. 염증의 목적은 세포의 손상을 초기 단계에서 억제하고, 상처의 파괴된 조직 및 괴사된 세포를 제거하며, 동시에 조직을 재생하는 것이다. 염증 자체는 질병이 아니며, 오히려 생명체에 필요한 방어 체계에 해당한다. 염증은 감염을 치유하거나 조직의 재생을 증진시키는 보호 기능을 가지지만, 동시에 염증의 결과로 조직의 손상이나 질병이 일어날 수 있다. 염증 반응이 전혀 일어나지 못하거나 지나치게 약한 경우 세포 및 조직의 손상을 가져올 수 있으며, 생명에 영향을 줄 수 있다. 반대로 지나친 염증은 패혈증, DIC(파종성혈관내응고) 등을 일으킬 수 있다.
침입한 항원을 일정 시간 안에 해결하지 못하는 경우 염증반응이 장기화되어 만성염증으로 연결될 수 있다. 만성염증은 때때로 조직 손상에 이어서 일어나는 회복 반응 없이 장기간 지속되기 때문에 영구적인 손상을 일으킬 수 있다.
백신의 원리
백신이란, 생체가 가진 면역 기능을 이용해서 감염증에 대한 면역을 인위적으로 획득시키기 위한 제제이다. 바이러스 및 세균 등의 병원체에 감염되면 면역은 획득할 수 있지만 그 과정에서 커다란 위험이 동반된다. 백신은 병원체의 병원성을 약화시키고 생체가 병원체임을 인식하는 부분(항원)만 유지하여 체내에 주사하는 방법으로 큰 증상을 일으키지 않고 면역을 획득할 수 있다.
백신을 주입하면 큰 포식세포에 의해 항원을 제시 받은 보조 T세포는 세균 독성 T세포와 B세포를 활성화시킨다. 백신을 항원으로서 한 번 인식하면 T세포와 B세포에 그 항원을 기억하는 기억 세포가 남아서 그 항원을 가진 병원체에 대한 면역 감시를 이어가게 된다.
보통 백신을 사전에 접종하는 것을 '예방 접종'이라고 한다(돈단독, 돈콜레라, FMD 등). 백신과 톡소이드는 생체에서 면역 획득의 과정을 거쳐 항체 생산과 면역 기억 세포의 출현을 촉진하기 때문에 이를 '능동 면역'이라고 한다. 반면에 면역 혈청 및 면역글로불린 제제의 투여, 태반과 수유를 통해 획득하는 것을 '수동 면역'이라 한다.
면역력 강화의 의미
면역력이 약하면 병원성이 약한 항원의 침입으로도 사망에 이를 수 있다. 실제 농장에서는 환절기 일교차에 의해 호흡기 질병이 쉽게 발생한다. 이때 어떤 개체는 가벼운 기침으로 끝나는데 일부 개체에서는 폐사까지 이르게 된다. 이러한 결과의 차이가 면역력의 차이로 볼 수 있다. 따라서 면역력의 강화는 생존을 위해 필수적이다. 그러나 면역력은 매우 모호한 개념이다. 면역이란 항원에 대응하는 면역 시스템의 반응이기 때문이다. 따라서 본고에서는 면역력의 강화의 개념을 다음과 같이 제시한다. ① 자연 면역 활성화, ② 면역세포 기능 향상, ③ 면역 활성 부스팅
면역세포 강화 훈련
일상적인 환경에서 면역 시스템을 활성화시키는 것은 전시를 대비하여 군대를 훈련시키는 것과 같다. 잘 훈련된 군대는 전투에 있어 신속하고 간단하게 적을 제압할 수 있다.
면역세포를 잘 훈련시키기 위해서는 '베타글루칸'의 사용이 필요하다. 베타글루칸은 병원성을 나타내지는 않지만 면역세포는 이를 항원으로 인식한다. 이에 따라 체내 흡수된 베타글루칸을 제거하기 위해 자연 면역이 활성화된다. 이러한 상황에서 실제 병원균이 침입할 경우 활성화된 자연 면역에 의해 신속하게 제압된다. 실제 베타글루칸 섭취 중 항원을 접종하는 연구에서 체내 염증반응 지표인 TNF-α, IL-6 등의 수치가 저하되는 결과가 있다. 이는 베타글루칸이 자연 면역을 활성화시켜 초기에 신속하게 항원을 제압하여 염증반응이 저하된 것으로 사료된다.
면역세포 기능 향상
면역세포의 기능을 향상하기 위해서는 체내 '산화스트레스'에 주목해야 한다. 산화스트레스는 활성산소의 생성과 이를 제거하는 항산화 반응 간의 불균형으로 인해 세포 내의 활성산소가 증가하여 DNA나 단백질, 지질(lipid)과 반응하여 세포를 손상시키는 현상이다. 면역 세포 또한 세포의 한 종류로서 이를 피해 갈 수 없다. 면역세포가 손상될 경우 침입한 항원을 초기에 인식하지 못하여 면역반응이 제때 일어나지 않게 된다. 이 때문에 쉽게 질병에 감염되는 것이다. 따라서 이를 해결하기 위해서는 별도의 항산화 물질 공급이 필요하다. 항산화 물질은 비타민, 미네랄, 폴리페놀, 지방산 등 다양한 종류가 존재한다. 다양한 연구에서 이러한 항산화 물질을 공급함으로써 체내 산화스트레스를 저하시켜 주고 이를 통해 면역반응을 조절할 수 있다고 보고하였다.
면역활성 부스팅
침입한 항원에 대해 면역반응이 일어나면 체내에서는 면역세포, 사이토카인 그리고 항체 등을 바쁘게 생산하기 시작한다. 이러한 면역관련 물질은 모두 단백질로 이루어져 있어 면역반응이 일어나면 다량의 단백질과 아미노산이 필요하게 된다. 그러나 단백질 합성의 과정을 살펴보면 유전자 정보를 읽고 단백질을 생산하는 데 있어 다량의 DNA와 RNA 또한 필요하다. DNA와 RNA를 구성하는 핵심 물질인 '뉴클레오타이드'는 일반적으로 체내에서 합성이 가능하지만 면역반응과 같이 다량의 DNA와 RNA가 필요한 상황에서는 외부에서 추가적인 공급이 필요하다. 실제 백신의 예방 접종이 중요한 애완동물에게 백신 접종 전 뉴클레오타이드를 공급하였을 때 백신 항체가가 증가하는 결과를 나타내었다.
이외에도 알부민 등과 같은 면역관련 단백질은 환자의 빠른 회복과 면역력 획득을 위해 일반적으로 처방하는 면역증강 물질이다. 이를 공급해 줌으로써 면역력 강화뿐만 아니라 약해진 신체를 회복하는데 큰 도움을 줄 수 있다.
면역강화 첨가제 솔루션
오늘날 무수하게 많은 면역강화제가 시장에 존재하고 있다. 그러나 면역의 기본적인 개념을 이해한다면 진정 면역강화에 필요한 것이 어떤 물질인지 선별할 수 있게 된다.
아이피드가 새롭게 선보이는 탁월한 면역강화제 '액티뮨'은 자연 면역을 활성화시켜주는 베타글루칸, 면역세포의 기능 향상을 위한 항산화 비타민, 급성 면역반응에 대응할 수 있는 뉴클레오타이드, 면역력 강화 및 회복에 도움을 주는 천연 알부민을 사용하여 설계한 제품이다.
농장은 항상 질병의 위험에 노출되어 있다. 특히 환절기와 같이 계절이 변화하는 시기에는 돼지의 면역력이 많이 저하되어 있다. 돼지의 질병과 폐사로 고민이 깊을 때 ‘액티뮨’으로 농장에 솔루션을 제시하고자 한다.
다음 호에서는 '돼지의 장 건강에 대한 고민을 해결하는 첨가제'기술을 소개하고자 한다.
※ 양돈장 고민 해결 Pick! 아이피드 첨가제 솔루션
