抗原항원 抗體항체 反應반응과 血液型혈액형

◁ 病原體병원체와 免疫면역 ｜ 백신의 種類종류와 原理원리 ▷

■ 12生생科과02-06: 抗原항원 抗體항체 反應반응의 特異性특이성을 理解이해하고, 血液혈액의 凝集응집 反應반응 原理원리를 利用이용하여 血液型혈액형을 判定판정할 수 있다.

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抗原항원 抗體항체 反應반응

特異性특이성

抗體항체는 特定특정 抗原항원과만 結合결합합니다. 이를 抗原항원 抗體항체 反應반응의 特異性특이성이라 합니다. 抗體항체의 構造구조와 抗體항체가 만들어지는 過程과정은 「病原體와 免疫」에서 다루었으므로, 여기서는 抗體항체가 어떻게 하나의 抗原항원만 골라 붙는지, 그리고 이 性質성질이 어떻게 쓰이는지를 살펴봅니다.

抗體항체가 알아보는 것은 抗原항원 分子분자 全體전체가 아니라 그 表面표면의 작은 部分부분입니다. 이 部分부분을 抗原항원 決定部결정부 또는 에피토프라 합니다. 커다란 蛋白質단백질 하나에도 여러 個개의 抗原항원 決定部결정부가 있을 수 있어서, 한 病原體병원체에 對대해 서로 다른 部分부분을 알아보는 여러 種類종류의 抗體항체가 만들어집니다. 抗體항체의 可變가변 部位부위와 抗原항원 決定部결정부는 立體입체 模樣모양과 電荷전하의 分布분포가 서로 들어맞아야 結合결합하는데, 이 結合결합은 共有공유 結合결합처럼 단단한 結合결합이 아니라 水素수소 結合결합, 이온 사이의 引力인력 等등 여러 弱약한 힘이 모인 것입니다. 하나하나는 弱약하지만 模樣모양이 正確정확히 맞을 때에만 많은 힘이 한꺼번에 作用작용하므로, 模樣모양이 조금만 달라도 結合결합이 잘 일어나지 않습니다. 特異性특이성은 이렇게 생깁니다.

다만 特異性특이성이 完璧완벽한 것은 아닙니다. 서로 다른 抗原항원이라도 抗原항원 決定部결정부의 模樣모양이 비슷하면 한 抗體항체가 두 抗原항원에 모두 結合결합할 수 있는데, 이를 交叉교차 反應반응이라 합니다. 어떤 꽃가루에 알레르기가 있는 사람이 特定특정 과일을 먹을 때 비슷한 症狀증상을 보이는 것이 交叉교차 反應반응의 例예입니다.

抗體항체의 作用작용 方式방식

抗體항체가 抗原항원과 結合결합하면 여러 方式방식으로 病原體병원체를 無力化무력화합니다.

抗體항체에는 構造구조와 役割역할이 조금씩 다른 몇 가지 種類종류가 있습니다. 血液혈액 속에 가장 많고 胎盤태반을 通過통과해 胎兒태아에게도 傳전해지는 IgG, 感染감염 初期초기에 먼저 만들어지며 팔이 열 個개인 큰 分子분자 IgM, 침·눈물·母乳모유와 粘膜점막에 많은 IgA, 알레르기 反應반응에 關與관여하는 IgE 等등이 있습니다. 特특히 IgM은 한 分子분자가 많은 抗原항원을 同時동시에 붙잡을 수 있어 凝集응집을 잘 일으킵니다.

抗原항원 抗體항체 反應반응의 利用이용

抗原항원 抗體항체 反應반응의 特異性특이성은 醫學의학과 生命科學생명과학에서 아주 便利편리한 道具도구가 됩니다. 어떤 物質물질에 꼭 맞는 抗體항체만 있으면, 수많은 物質물질이 섞인 血液혈액이나 소변 속에서도 그 物質물질만 골라 찾아낼 수 있기 때문입니다.

家庭用가정용 姙娠임신 診斷진단 試藥시약과 感染病감염병의 迅速신속 抗原항원 檢査검사 키트가 代表的대표적입니다. 키트 안의 띠에는 찾으려는 物質물질(姙娠임신 때 分泌분비되는 호르몬이나 바이러스의 蛋白質단백질)에 結合결합하는 抗體항체가 色素색소 粒子입자와 함께 묻어 있습니다. 試料시료가 띠를 따라 移動이동하면서 찾는 物質물질이 있으면 抗體항체와 結合결합하고, 이 複合體복합체가 檢査線검사선에 固定고정된 또 다른 抗體항체에 붙잡혀 色색이 있는 線선이 나타납니다. 對照線대조선은 試料시료가 끝까지 제대로 흘렀는지를 確認확인하는 線선입니다.

1975秊년 쾰러와 밀스테인은 抗體항체를 만드는 B 림프구를 癌細胞암세포와 融合융합해, 한 種類종류의 抗體항체만 끝없이 만들어 내는 細胞세포를 얻었습니다. 이렇게 하나의 抗原항원 決定部결정부만 알아보는 抗體항체를 單一단일 클론 抗體항체라 합니다. 이 技術기술로 두 사람은 免疫면역 理論이론을 硏究연구한 제르네와 함께 1984秊년 노벨 生理醫學賞생리의학상을 받았고, 單一단일 클론 抗體항체는 오늘날 診斷진단 試藥시약뿐 아니라 癌암과 自己자기 免疫면역 疾患질환의 治療劑치료제로 널리 쓰이고 있습니다.

ABO式식 血液型혈액형

凝集응집 反應반응의 發見발견

19世紀세기까지 輸血수혈은 매우 危險위험한 治療치료였습니다. 어떤 患者환자는 輸血수혈로 살아났지만 어떤 患者환자는 輸血수혈 直後직후 목숨을 잃었고, 그 理由이유를 아무도 몰랐습니다.

1901秊년 오스트리아의 醫師의사 란트슈타이너는 여러 사람의 血液혈액을 赤血球적혈구와 血淸혈청으로 나누어 서로 섞어 보았습니다. 어떤 組合조합에서는 赤血球적혈구가 덩어리로 뭉치고, 어떤 組合조합에서는 아무 일도 일어나지 않았습니다. 그는 이 結果결과를 바탕으로 사람의 血液혈액을 몇 가지 型형으로 나눌 수 있음을 밝혔습니다. 이것이 ABO式식 血液型혈액형의 發見발견이며, 이로써 血液型혈액형이 맞는 사람끼리 輸血수혈하면 安全안전하다는 것이 알려졌습니다. 란트슈타이너는 이 業績업적으로 1930秊년 노벨 生理醫學賞생리의학상을 받았습니다.

凝集原응집원과 凝集素응집소

赤血球적혈구가 뭉치는 現象현상은 抗原항원 抗體항체 反應반응입니다. 赤血球적혈구의 表面표면에는 糖당이 사슬처럼 이어진 分子분자가 붙어 있는데, 그 끝부분의 構造구조가 사람에 따라 다릅니다. ABO式식 血液型혈액형에서 赤血球적혈구 表面표면의 抗原항원을 凝集原응집원이라 하며, 凝集原응집원 A와 凝集原응집원 B가 있습니다. 血漿혈장에는 이 凝集原응집원과 反應반응하는 抗體항체가 있는데, 이를 凝集素응집소라 하며 凝集原응집원 A와 反應반응하는 凝集素응집소 α와 凝集原응집원 B와 反應반응하는 凝集素응집소 β가 있습니다.

한 사람의 몸에는 自身자신의 赤血球적혈구와 反應반응하는 凝集素응집소가 없습니다. 凝集原응집원 A를 가진 사람에게 凝集素응집소 α가 있으면 自己자기 赤血球적혈구를 攻擊공격하게 되기 때문입니다. 그 대신 自身자신에게 없는 凝集原응집원에 對대한 凝集素응집소를 가집니다. 凝集原응집원 A와 凝集素응집소 α가 만나거나 凝集原응집원 B와 凝集素응집소 β가 만나면, 팔이 많은 凝集素응집소가 여러 赤血球적혈구를 서로 엮어 赤血球적혈구가 덩어리로 뭉칩니다. 이것이 凝集응집 反應반응입니다.

ABO式식 血液型혈액형의 凝集素응집소는 輸血수혈이나 姙娠임신으로 다른 血液型혈액형을 接접한 적이 없어도 태어난 뒤 몇 달 안에 저절로 생깁니다. 腸장 속의 細菌세균이나 飮食음식에 凝集原응집원과 비슷한 糖당 構造구조가 흔하므로, 그것에 露出노출되면서 自身자신에게 없는 構造구조에 對대한 抗體항체가 만들어지는 것으로 說明설명됩니다. 처음 輸血수혈할 때부터 凝集응집 反應반응이 일어날 수 있는 理由이유가 여기에 있습니다.

凝集原응집원의 分子분자 構造구조

凝集原응집원 A와 B는 같은 바탕 構造구조에 서로 다른 糖당 하나가 더 붙은 것입니다. 모든 사람의 赤血球적혈구에는 H 抗原항원이라는 바탕 構造구조가 있고, A型형 사람은 여기에 糖당 한 種類종류를 붙이는 酵素효소를, B型형 사람은 다른 糖당을 붙이는 酵素효소를 가지고 있습니다. AB型형은 두 酵素효소를 모두 가져 두 糖당이 모두 붙고, O型형은 두 酵素효소가 모두 없어 H 抗原항원만 남습니다. ABO 遺傳子유전자는 이 酵素효소를 만드는 遺傳子유전자이며, A·B·O의 差異차이는 酵素효소를 이루는 아미노산 몇 個개, 또는 酵素효소가 제대로 만들어지는지의 差異차이입니다.

드물게 H 抗原항원 自體자체를 만들지 못하는 사람도 있습니다. 이런 사람은 一般的일반적인 檢査검사에서 O型형처럼 보이지만 血漿혈장에 抗항 H 抗體항체까지 가지고 있어 O型형의 血液혈액도 받을 수 없습니다. 1952秊년 인도의 봄베이(오늘날의 뭄바이)에서 처음 報告보고되어 '봄베이型형'이라 불립니다.

血液型혈액형 判定판정

ABO式식 血液型혈액형은 凝集응집 反應반응을 이용해 判定판정합니다. 凝集素응집소 α가 들어 있는 抗항 A 血淸혈청과 凝集素응집소 β가 들어 있는 抗항 B 血淸혈청을 슬라이드글라스에 따로 떨어뜨리고, 각각에 判定판정할 血液혈액을 섞은 뒤 赤血球적혈구가 뭉치는지 觀察관찰합니다.

血淸혈청 속 抗體항체로 赤血球적혈구의 抗原항원을 찾는 이 方法방법을 前面전면 檢査검사라 합니다. 實際실제 病院병원에서는 反對반대로 患者환자의 血淸혈청을 A型형과 B型형 赤血球적혈구와 섞어 血淸혈청 속 凝集素응집소를 確認확인하는 後面후면 檢査검사를 함께 해, 두 結果결과가 맞는지 對照대조합니다.

凝集응집 反應반응의 結果결과로 한 集團집단의 血液型혈액형 分布분포를 推論추론하는 問題문제도 이 原理원리를 그대로 씁니다. 어떤 集團집단 100名명의 血液혈액을 調査조사했더니 抗항 A 血淸혈청에 凝集응집한 사람이 45名명, 抗항 B 血淸혈청에 凝集응집한 사람이 40名명, 두 血淸혈청 모두에 凝集응집한 사람이 15名명이었다고 합시다. 抗항 A 血淸혈청에 凝集응집한 45名명은 凝集原응집원 A를 가진 A型형과 AB型형을 합한 數수이고, 抗항 B 血淸혈청에 凝集응집한 40名명은 B型형과 AB型형을 합한 數수입니다. 두 血淸혈청 모두에 凝集응집한 15名명이 AB型형이므로, A型형은 $45 - 15 = 30$名명, B型형은 $40 - 15 = 25$名명입니다. 어느 쪽에도 凝集응집하지 않은 사람이 O型형이므로 $100 - (30 + 25 + 15) = 30$名명이 됩니다. 두 集合집합이 겹치는 벤 다이어그램을 그려 보면, 겹친 部分부분이 AB型형, 바깥 部分부분이 O型형이라는 것이 한눈에 보입니다.

判定用판정용 血淸혈청 대신 血液型혈액형을 아는 사람의 血液혈액을 쓰는 問題문제도 자주 나옵니다. 이때는 血漿혈장에는 凝集素응집소가, 赤血球적혈구에는 凝集原응집원이 있다는 것만 놓치지 않으면 됩니다. 例예를 들어 A型형인 사람의 血漿혈장에는 凝集素응집소 β가 있으므로 抗항 B 血淸혈청처럼 쓸 수 있어, 여기에 凝集응집하는 사람은 B型형이나 AB型형입니다. 反對반대로 A型형인 사람의 赤血球적혈구에는 凝集原응집원 A가 있으므로, 이 赤血球적혈구를 凝集응집시키는 血漿혈장을 가진 사람은 凝集素응집소 α를 가진 B型형이나 O型형입니다. 血漿혈장과 赤血球적혈구 가운데 무엇을 섞었는지에 따라 같은 사람이 抗항 B 血淸혈청 役割역할도, 凝集原응집원 A 役割역할도 할 수 있으므로, 먼저 어느 쪽의 抗原항원과 어느 쪽의 抗體항체가 만났는지를 따지는 것이 順序순서입니다.

ABO式식 血液型혈액형의 遺傳유전

ABO式식 血液型혈액형은 하나의 遺傳子유전자에 A, B, O 세 가지 對立遺傳子대립유전자가 있는 複對立복대립 遺傳유전의 例예입니다. A와 B는 서로 優劣우열이 없어 함께 있으면 둘 다 나타나고(共同공동 優性우성), O는 A와 B에 對대해 劣性열성입니다.

그래서 A型형과 B型형 父母부모 사이에서도, 두 사람의 遺傳子型유전자형이 AO와 BO라면 A·B·AB·O型형의 子女자녀가 모두 태어날 수 있습니다. 遺傳유전의 原理원리는 「生命생명의 連續性연속성과 多樣性다양성」 單元단원에서 더 仔細자세히 다룰 內容내용입니다.

Rh式식 血液型혈액형

Rh 抗原항원

1940秊년 란트슈타이너와 위너는 붉은털원숭이의 赤血球적혈구를 토끼에 注射주사해 얻은 抗體항체가 많은 사람의 赤血球적혈구도 凝集응집시킨다는 것을 發見발견했습니다. 이 抗體항체가 알아보는 抗原항원을 붉은털원숭이(Rhesus)의 이름을 따 Rh 抗原항원이라 합니다. 오늘날에는 赤血球적혈구 表面표면의 D 抗原항원이 있으면 Rh⁺, 없으면 Rh⁻로 判定판정합니다. 抗항 D 血淸혈청에 血液혈액을 섞어 凝集응집이 일어나면 Rh⁺입니다.

Rh⁻의 比率비율은 集團집단에 따라 크게 다릅니다. 유럽系계 사람들에서는 15% 안팎이지만, 우리나라에서는 約약 0.1~0.2%, 東동아시아 全體전체로도 0.5% 以下이하로 매우 드뭅니다. 우리나라에서 Rh⁻ 血液혈액이 늘 不足부족한 것도 이 때문입니다.

ABO式식과 달리 Rh⁻인 사람의 血漿혈장에는 처음부터 抗항 D 抗體항체가 있지 않습니다. Rh⁺ 血液혈액을 輸血수혈받거나 Rh⁺ 胎兒태아를 姙娠임신해 D 抗原항원에 露出노출된 뒤에야 抗體항체가 만들어집니다. 처음 露出노출될 때는 1次차 免疫면역 反應반응이어서 抗體항체가 천천히 조금 생기지만, 두 番번째로 露出노출되면 記憶기억 細胞세포 때문에 빠르고 많은 抗體항체가 만들어집니다.

新生兒신생아 溶血性용혈성 疾患질환

이 性質성질은 姙娠임신에서 問題문제가 될 수 있습니다. Rh⁻인 어머니가 Rh⁺인 아기를 가지면, 出産출산 過程과정에서 胎兒태아의 赤血球적혈구 一部일부가 어머니의 血液혈액으로 들어가 어머니 몸에 抗항 D 抗體항체가 만들어질 수 있습니다. 첫째 아기는 抗體항체가 생기기 前전에 태어나므로 대개 問題문제가 없습니다. 그러나 둘째 아기도 Rh⁺라면, 이미 만들어진 어머니의 抗항 D 抗體항체(IgG)가 胎盤태반을 通過통과해 胎兒태아의 赤血球적혈구를 破壞파괴합니다. 이를 新生兒신생아 溶血性용혈성 疾患질환이라 하며, 심하면 胎兒태아가 심한 貧血빈혈과 黃疸황달에 빠지거나 목숨을 잃을 수 있습니다.

오늘날에는 Rh⁻ 姙婦임부에게 抗항 D 抗體항체 製劑제제를 注射주사해 豫防예방합니다. 미리 넣어 준 抗體항체가 어머니 血液혈액에 들어온 胎兒태아의 赤血球적혈구를 어머니의 免疫면역 體系체계가 알아차리기 前전에 處理처리해 버리므로, 어머니의 몸에 記憶기억 細胞세포가 생기지 않는 것입니다. 抗體항체를 넣어 抗體항체가 생기지 않게 막는 逆說的역설적인 方法방법입니다.

ABO式식 血液型혈액형이 다른 어머니와 胎兒태아 사이에서도 新生兒신생아 溶血性용혈성 疾患질환이 생길 수 있으며 오히려 더 흔하지만, 대개 가볍습니다. 凝集素응집소의 大部分대부분은 分子분자가 커 胎盤태반을 잘 通過통과하지 못하는 IgM이고, O型형 어머니에게 있는 IgG 凝集素응집소가 胎盤태반을 通過통과하더라도 胎兒태아의 赤血球적혈구에는 凝集原응집원이 아직 덜 發達발달해 있으며 胎兒태아의 다른 組織조직과 體液체액에 있는 A·B 物質물질이 抗體항체를 먼저 붙잡기 때문입니다.

輸血수혈

輸血수혈의 原則원칙

輸血수혈에서 가장 重要중요한 것은 받는 사람의 血漿혈장 속 凝集素응집소가 주는 사람의 赤血球적혈구를 凝集응집시키지 않는 것입니다. 그래서 原則원칙은 같은 血液型혈액형끼리 輸血수혈하는 것입니다. 輸血수혈 前전에는 血液型혈액형 檢査검사와 함께, 받는 사람의 血淸혈청과 주는 사람의 赤血球적혈구를 實際실제로 섞어 보는 交叉교차 適合적합 試驗시험을 해 ABO式식·Rh式식 以外이외의 抗體항체에 依의한 反應반응까지 確認확인합니다.

예전에는 O型형을 '누구에게나 줄 수 있는 血液型혈액형', AB型형을 '누구에게서나 받을 수 있는 血液型혈액형'이라 부르기도 했습니다. O型형 赤血球적혈구에는 凝集原응집원이 없으므로 어떤 凝集素응집소와도 反應반응하지 않고, AB型형 血漿혈장에는 凝集素응집소가 없기 때문입니다. 그러나 O型형 全血전혈에는 凝集素응집소 α와 β가 들어 있어 많은 量양을 輸血수혈하면 받는 사람의 赤血球적혈구를 攻擊공격할 수 있습니다. 오늘날에는 血液혈액을 成分別성분별로 나누어 輸血수혈하므로, 時間시간이 없는 應急응급 狀況상황에서 O型형 赤血球적혈구 濃縮液농축액이나 AB型형 血漿혈장을 쓰는 境遇경우를 除外제외하고는 같은 血液型혈액형을 輸血수혈하는 것을 原則원칙으로 합니다.

여러 血液型혈액형 體系체계

ABO式식과 Rh式식은 輸血수혈에서 가장 重要중요한 血液型혈액형일 뿐, 赤血球적혈구 表面표면의 抗原항원에 따른 血液型혈액형 體系체계는 40가지가 넘게 알려져 있습니다. 같은 ABO式식 血液型혈액형이라도 다른 體系체계의 抗原항원이 달라 輸血수혈 反應반응이 일어날 수 있으므로, 輸血수혈을 여러 番번 받는 患者환자에게는 이런 抗原항원까지 맞춘 血液혈액을 쓰기도 합니다.

血液型혈액형과 性格성격

血液型혈액형으로 性格성격을 알 수 있다는 이야기는 1920秊代년대 日本일본에서 처음 主張주장되었고, 1970秊代년대 以後이후 大衆的대중적으로 퍼져 우리나라에서도 널리 이야기됩니다. 그러나 수많은 사람을 對象대상으로 한 大規模대규모 調査조사에서 血液型혈액형과 性格성격 사이의 意味의미 있는 關係관계는 確認확인되지 않았습니다. ABO式식 血液型혈액형은 赤血球적혈구 表面표면의 糖당 하나의 差異차이이고, 이것이 腦뇌의 作用작용과 性格성격을 정한다는 生物學的생물학적 根據근거도 없습니다. 사람들이 血液型혈액형 이야기에 들어맞는 經驗경험만 記憶기억하고 그렇지 않은 經驗경험은 잊는 確證확증 偏向편향, 누구에게나 該當해당하는 漠然막연한 說明설명을 自己자기 이야기로 받아들이는 傾向경향이 이 믿음을 維持유지시키는 것으로 說明설명됩니다.

整理정리

抗原항원 抗體항체 反應반응은 몸을 지키는 防禦방어 作用작용이면서, 그 正確정확한 特異性특이성 때문에 사람이 가장 精密정밀하게 쓸 수 있는 分子분자 道具도구이기도 합니다. 赤血球적혈구 表面표면의 糖당 하나를 알아보는 이 精密정밀함이 輸血수혈을 安全안전한 治療치료로 바꾸었고, 같은 原理원리가 오늘날 집에서 쓰는 診斷진단 키트와 癌암 治療劑치료제에까지 이어져 있습니다.