1차 면역 반응과 2차 면역 반응·백신

핵심 정리

면역 반응은 항원에 처음 노출되었는지, 같은 항원을 이미 겪었는지에 따라 1차 면역 반응과 2차 면역 반응으로 나뉜다. 두 반응을 가르는 것은 기억 세포의 존재다. 기억 세포는 한 번 반응했던 항원을 기억하고 있는 세포라서, 같은 항원이 다시 들어왔을 때 반응이 시작되는 속도와 세기를 바꾼다. 두 반응의 차이는 결국 이 세포가 이미 몸에 있느냐에서 나온다.

처음 항원이 침입하면 림프구가 그 항원에 특이적으로 반응해 1차 면역 반응이 일어난다. 이 과정에서 활성화된 B세포는 증식과 분화를 거쳐 형질 세포가 되고, 형질 세포가 항체를 만든다. 1차 면역 반응에서 형질 세포가 항체를 생성한다. 1차 면역 반응은 2차 면역 반응보다 항체 생성이 느리고 양이 적다. 항원이 처음이므로 활성화에 시간이 걸리고, 그만큼 항체가 오르는 속도가 늦으며 최고치도 낮다.

1차 면역 반응이 끝난 뒤에도 몸에는 항원에 대한 기억 세포가 남는다. 이 기억 세포는 1차 면역 반응 뒤에도 남아 2차 면역 반응을 빠르게 일으킨다. 그래서 같은 항원이 다시 들어오면 2차 면역 반응은 1차 반응보다 빠르고 강하게 일어난다. 2차 면역 반응에서는 기억 세포가 빠르게 형질 세포로 분화한다. 기억 세포는 같은 항원에 재노출되면 형질 세포로 분화한다. 항원에 두 번째로 노출되면 기억 세포가 형질 세포로 분화해 항체를 많이 만든다. 여기서 같은 항원 재노출이 핵심 조건이다. 같은 항원에 두 번 노출되면 특이적 방어 작용이 일어나는 것이 2차 면역 반응의 출발이다.

형질 세포는 기억 세포로 분화하지 않는다. 두 세포의 역할을 나누어 기억해야 한다. 형질 세포는 항체를 만들고 수명이 짧으며, 기억 세포는 항원에 대한 정보를 오래 간직한다. 일부 백신은 병원체의 병원성을 약화시켜 만든다. 백신 접종은 질병을 일으키지 않으면서 면역 시스템을 활성화해 기억 세포를 미리 만드는 것이므로, 실제 병원체가 들어왔을 때 2차 면역 반응이 일어나도록 기억 세포를 미리 만든다는 점이 원리다.

자세히

1차 면역 반응이 전개되는 순서를 먼저 정리한다. 항원이 몸에 들어오면 그 항원의 특정 부분인 항원결정기에 맞는 림프구가 선택된다. 선택된 림프구는 증식하여 같은 특이성을 가진 세포 집단을 이룬다. 집단 중 일부는 형질 세포로 분화해 항체를 생산하고, 일부는 기억 세포로 남는다. 1차 반응에서는 그 항원에 맞는 림프구의 수가 처음부터 적고, 선택·증식·분화를 모두 거쳐야 하므로 전개가 느리다. 그 결과 항체 농도가 오르기까지 시간이 걸리고, 농도의 최고치도 2차 반응보다 낮게 나타난다.

2차 면역 반응이 전개되는 순서는 1차와 출발점이 다르다. 같은 항원이 다시 들어오면 이미 그 항원에 맞춰진 기억 세포가 몸에 있고, 그 수도 1차 반응 때 만들어진 것이 더해져 많다. 1차 면역 반응 과정에서 생성된 기억 세포는 항원에 더 좋은 반응성을 가지며, 더 빠르게 증식할 수 있다. 따라서 2차 면역 반응에서는 항원을 알아보는 단계가 생략되다시피 하고, 증식과 분화가 곧바로 진행되어 더 많은 수의 항체가 생성된다. 같은 시간이 지났을 때 두 번째 노출 뒤의 항체 농도가 첫 번째 노출 뒤보다 높게 나타나는 것은 이 차이 때문이다.

기억 세포가 오랜 기간 살 수 있다는 점도 중요하다. 각각의 클론은 한 종류의 항원결합부를 가지며, 기억 세포들은 오랜 기간 동안 살 수 있다. 이 때문에 면역 반응에 기억이 전해진다고 말한다. 기억 세포가 남아 있으면 같은 항원이 다시 들어왔을 때 2차 면역 반응이 빠르게 시작될 수 있다. 한 번 겪은 항원이 다시 와도 몸은 처음과 다른 상태에서 반응한다. 다만 기억 세포는 항원 특이성이 정해져 있으므로, 다른 항원이 들어오면 이 기억 세포는 반응하지 않는다. 그 항원에 대해서는 기억 세포가 없기 때문에 다시 1차 면역 반응이 일어난다.