림프구의 항원 특이성
B 세포는 T 세포는 각각의 림프구는 특정 항원에 대해 특이성을 가진다. 이것은 간단히 말해서 림프구는 한 가지의 특정한 항원만을 인지하여 반응하며, 일반적으로 그 외의 항원에 대해서는 반응하지 않는다는 뜻이다. 더 세부적으로 이야기하자면, 림프구들은 하나의 항원의 전체 부위를 다 인지하는 게 아니라 에피토프(epitope)(항원 중에서, 항원수용체-T 세포 수용체나 항체가 인지하는 부위의 3차 구조로서 항원결정부위(antigenic determinant)도 동의어로 쓰일 수 있다)라는 항원의 작은 일부분만을 인지한다.
각각의 림프구들이 갖고 있는 항원 특이성은 원형질막 표면에 달려 있는 수많은 똑같이 생긴 많은 수의 항원수용체(antigen receptors)에 의해 나타난다. 항원수용체의 한 부분은 항원결정부위와 상보적(相補的)으로 결합할 수 있는 표면을 가지고 있어서 특이성을 부여하게 된다. 항원수용체가 에피토프에 결합함으로써 특이성을 지니는 것은 효소가 기질에 결합하는 것과 아주 흡사하다 림프구에 항원이 결합하는 것은 림프구를 활성화해서 세포주기를 돌아가도록 한다. 이때 림프구는 휴지기(休止期, G0기)에서 벗어나서 체세포분열의 과정을 반복한다.
B 림프구
예를 들어 림프절에서 B 세포가 순환하고 있는 항원을 만났다고 하자. 각각의 B 세포는 표면의 항원수용체에 상보적인 에피토프를 가지고 있는 항원에 달라붙는다. 항원이 결합함으로써 여러 가지 기작들이 일어난다. 모든 것이 순조롭다면, B 세포는 활성화되어 세포분열을 시작하고 계속해서 분열이 되어 똑같은 항원 특이성을 가지는 B 세포의 클론(clone)을 형성한다. 그 다음에는 계속 B 세포의 클론이 늘어나면서 그 중 일부가 형질세포로 분화한다. 형질세포는 수백만 개의 항원수용체를 합성하여 주변 환경으로 분비한다. 이때에 분비하는 항원수용체가 바로 항체이다. 그러므로 항체란 B 세포가 분비하는 수용성의 항원수용체라고 할 수 있다. 이 항체들은 원래의 항원수용체와 똑같은 특이성을 가진다. 그래서 이 항체들은 똑같은 에피토프를 인지하여 항원과 결합하게 된다.
어떤 항원과 그 항원에 의해 유도된 항체가 결합하는 특이반응의 예를 한번 들어보자. 폐렴균의 피막(皮膜, capsule)은 균으로부터 분리되어 다당류의 탄수화물 성분으로만 순수 분리될 수 있다. 유형 III 의 순수한 탄수화물이 녹아 있는 용액을 유형 II 폐렴균에 대한 항체가 녹아 있는 용액에 더하면 두껍고 하얀 침전이 형성된다. 양(量)을 주의 깊게 조절한다면, 침전 위에 남아있는 표충 용액에는 항체나 다당류 항원이 전혀 없는 상태가 나타날 수도 있다. 이때 항원이나 항체는 모두 침전 속에서 복합체(complex)를 형성하고 있다. 효소와 기질이 결합하는 데에 작용하는 약한 힘(예, 수소결합과 소수성) 상호작용(hydrophobic interaction))이 항원이 항체와 결합하는 데에도 기능을 한다.
항원과 항체의 결합은 매우 중요한 생물학적 의미를 가진다. 사실 그 의미는 삶과 죽음의 차이일지도 모른다. 일단 결합이 일어나면 체내에서는 항원-항체 복합체에 대해서 많은 기작들이 발동한다. 하나의 예를 들어보자. 폐렴균을 둘러싸고 있는 피막은 식세포들이 이 균을 탐식할 때 커다란 방해로 작용한다. 실제로 폐렴균이 아주 유독한 것은 바로 피막이 있기 때문이다. 피막을 형성하지 못하는 폐렴균은 병을 일으키지 못한다. 적합한 항폐렴균성 항체가 존재한다면, 항체들은 피막과 결합해버린다. 다당류 탄수화물 대신 항체로 둘러싸인 폐렴균은 탐식작용에 의해 쉽게 삼켜진다. 항생제가 없던 시절에는 환자의 면역계에 의해 항체를 생산하기 시작할 때가 그 병을 정복하는 전환점이었다.
항체의 중요성을 평가할 수 있는 다른 하나의 방법은 B 세포를 성숙시키는 분화 능력이 X 염색체의 이상으로 인해 결핍된 희귀한 유전병을 가지고 있는 아기들(대부분 남자임)의 운명을 살펴보는 것이다. 태어난 후 6개월 동안 그들은 어머니로부터 받은 항체 때문에 잘 지낼 수 있다. 그 항체란 임신기간 동안 태반을 통해 공급받은 것이다.
하지만 이런 방어기작이 점점 약해지면서 아기는 세균성 질환에 계속해서 감염된다. 그렇지만 항생제와 주기적인 사람의 면역글로불린(immune globulin, IG)의 투여로 이 아이 살아남아 정상적인 삶을 누릴 수가 있다. 면역글로불린은 수많은 수혈자로부터 모은 혈장에서 감마글로불린(y-globulin; globulin 단백질의 peak 중에서 세 번째에 해당함)의 부분에 속한다. 감마글로불린 속에는 대부분의 흔한 질병에 대항하는 항체들이 들어 있다. IG를 주사하면, 폐렴균에 대항하는 혈청을 주사해서 병에 대해 면역이 생긴 생쥐의 경우처럼 일시적이고 수동적인 방어가 가능하게 된다. 이러한 방어기작은 개체 자신의 면역계에 의해 항체가 생성되는 것이 아니기 때문에 수동적 면역(passive immunity)이라고 부른다.
X 염색체에 이상이 생긴 이런 유전병을 가진 소년이라도 바이러스에 대해서는 면역작용으로 방어하는 것이 가능하다. 실제로 그들은 tuberculin 검사와 같은 모든 세포성 면역에 있어서 완전히 정상적이다. 이것은 그들이 정상적인 T 림프구를 만들 수 있기 때문이다.
T 림프구
T 세포도 역시 항체 특이성 수용체로 덮여 있다. 그러나 T 세포의 수용체들은 림프 속을 순환하는 수용성 항원분자와 결합할 수는 없다. T 세포는 다른 세포표면에 있는 에피토프를 인지할(즉 결합할) 수밖에 없다. 더 자세히 살펴보면, T 세포에 특이적인 에피토프들은 복잡하게 구성된다. 즉 그 에피토프들은 조직적합성 분자와 항원의 결합체로서 이루어진다.
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