고정록 | 후코스코리아 대표
인체의 면역 반응 메커니즘
우리의 몸은 외부로부터 침입하여 조직이나 기관에 해를 주는 거의 모든 종류의 미생물 (박테리아, 바이러스, 기생충 등)이나 독소에 대항하는 능력을 지니고 있다고 알려져 있습니다. 이와 같은 현상을 면역(immunity)이라고 부르며, 비특이적 면역(nonspecific immunity)과 특이적 면역(specific immunity)으로 구분합니다.
식세포가 외부로부터 침입한 물질을 소화시켜 버린다든지, 우리 몸속으로 침입한 각종 바이러스에 대해서 인터페론(interferon)이 조직에서 생산되는 것이나 위에서 분비되는 염산에 의해서 각종 박테리아가 죽는 일 등이 모두 비특이적 면역의 범주에 속한다고 말할 수 있습니다. 이 밖에 우리의 몸은 침입하는 여러 가지 물질에 대항해서 강력하게 특이적으로 반응하여 면역성을 발휘할 수 있는 능력을 지니고 있습니다.
특이적 면역에는 백혈구에 속하는 림프구(lymphocyte)와 단핵구가 조직으로 나온 것으로 보이는 대식세포(macrophage)가 관여한다고 밝혀져 있습니다. 림프구는 체내를 순환하다가 몸속으로 침입한 외부물질을 만나면 면역 반응을 일으켜 침입자를 공격하여 파괴하게 됩니다.
이처럼 면역 반응을 유발시키는 동인을 항원(antigen)이라고 부릅니다. 한편, 대식세포는 강력한 식세포 작용을 함으로써 체내에 침입한 외부 물질을 파괴하고 청소하는 일을 하는 한편 면역반응이 일어나고 있는 부위로부터 방출되는 화학물질에 대해 추적할 수 있으므로 면역반응이 일어나는 곳으로 이동할 수도 있고, 항원을 대식세포의 표면에 결합시킴으로써 항원이 강력한 면역성을 나타낼 수 있도록 작용하게 됩니다.
대식세포의 이러한 작용을 받지 않는 항원은 약한 면역응답밖에 나타내지 못하거나 아무런 면역응답도 나타내지 못하게 된다고 알려져 있어 대식세포는 림프구의 면역작용에서 결정적 역할을 담당하고 있다고 보아야 할 것입니다.
해조후코이단의 탁월한 면역 기능 향상 작용
해조후코이단(Seaweeds Fucoidan)은 헤파린(heparin)과 유사한 구조를 가지며, 음전하를 띠고 있어서 기생충, 박테리아 및 바이러스가 숙주 세포에 침입하여 감염이 일어나는 것을 방해하는 탁월한 능력을 지니고 있다고 밝혀져 있습니다.
관련된 연구를 수행함에 있어 많은 연구자들이 셀렉틴(selectin) 저해제, SR 저해제 등의 보조 요인으로 해조후코이단을 많이 사용하고 있으나, 현재까지의 연구들을 종합해 볼 때 해조후코이단의 섭취가 면역력 증강에 도움을 주는 것은 명확한 것으로 생각되며 받아들여지고 있습니다.
앞으로는 해조후코이단과 면역 증강효과에 대한 구체적인 메커니즘을 밝히는 연구들이 수행될 것으로 예상되며, 현재까지 해조후코이단이 안전한 물질인 것으로 알려져 있으므로 국내에서도 임상실험이 진행될 것으로 기대되고 있습니다.
해조후코이단(Seaweeds Fucoidan)의 혈중 흡수 기작에 대해서는 아직까지 구체적으로 밝혀지지 않았습니다. 그러나 다소 작지만 후코이단과 유사한 직선상의 함황 다당류인 헤파린(heparin)은 경구 투여 시 1%가 흡수되며, chondroitin sulfate는 상대적으로 분자량이 크지만 소장에서 흡수될 수 있다는 것을 in vitro 연구에서 보여 주었던 사실이 있습니다.
고분자 후코이단은 이와 유사한 흡수 기작을 보일 것으로 간주되고 있으며 또한, 대장이 전체 이차 림프계에 존재하는 임파구 수의 적어도 반 정도가 대장으로 모이기 때문에 이 후코이단이 대장에 존재한다는 사실은 면역 기능에 영향을 줄 수 있다는 것으로 보고되고 있으며 받아들여지고 있습니다.
암 치료의 가능성을 열고 있는 해조후코이단의 실험들
동물 모델에서 여러 가지 해조류에서 추출한 다양한 분자랑의 해조후코이단 분획물을 경구 투여했을 때나, 혈중으로 직접 투여 혹은 복강 내 직접 투여를 했을 때 모두 주목할 만한 항암효과가 있는 것으로 나타났던 사례들과 특히, 암세포를 이식한 설치류(마우스, 랫트) 모델에서 암의 전개가 유의적으로 감소하였던 사례들은 매우 긍정적인 결과들로 받아들여지고 있습니다.
이러한 효과는 백혈병과 유방암을 포함한 여러 가지 암을 유발시킨 동물 모델에서 공통적으로 나타나, 해조후코이단은 각종 암 질환의 치료에 새로운 가능성을 열어주고 있습니다.
또한 세포실험을 통해 해조후코이단을 투여하였을 경우 인체의 T cell(9,10)과 B cell의 증식에 도움을 주는 것으로 보고되었습니다. 미역에서 유래된 해조후코이단의 암 억제 효능을 연구하는 연구자들은 인터페론 감마(interferon-gamma, IFN-γ)의 수준이 증가하는 것으로 인한 네츄럴 킬러 세포(Natural Killer cell, NK cell)의 활성과 유의적 증가하는 것이 그 원인으로 결론을 내리고 있기도 합니다.
또한, 증가된 인터페론 감마는 바이러스 감염을 억제하는 데에도 기여하는데, 이는 해조후코이단을 경구 투여한 소규모 임상 연구에서 나타난 헤르페스 바이러스(Herpes Virus, HSV-에이즈) 억제 효과가 어느 정도 설명 될 수 있을 것으로 간주되고 있습니다.
해조후코이단의 여러 가지 탁월한 병원성 기생충 감염 방지 기능
해조후코이단이 면역계에 미치는 효과에 관한 연구 중 많은 부분을 차지하는 것이 기생충 감염 부분입니다. 기생충에 대한 면역 반응 중 소장에서 기생충을 압박하여 방출(expulsion)시키는 것은 가장 극적인 면역의 형태 중 하나라고 할 수 있을 것입니다.
스트롱글리오이드(Strongyloides)가 감염된 마우스(mouse)와 랫트(rat) 모델에서, 기생충이 압박 방출되는 동안 많은 수의 점막 비만 세포들이 과립물질을 분비하기 위하여 상피층으로 이동을 하게 되고, 비만세포에서 유래된 물질은 기생충을 제거하는데 효과가 있는 물질(effector molecule)로 생각되고 있습니다.
비록 이러한 물질들이 지금까지 규명된 사례는 없지만, 비만세포에 있는 콘드로이친 설페이트(chondroitin sulfate)와 같은 함황 탄수화물들이 스트롱글리오이드(Strongyloides) 성충을 압박하여 방출하게 하는 대표적인 후보 물질들임은 이미 밝혀져 있습니다.
이 기생충은 소장 융모 사이에서 기생하는데, 감염이 되는 동안 반복적으로 상피세포층을 통해 침입합니다. 그러므로 만약 성충에 의해 분비되는 점착물질이 숙주 소장에서 정착하는 데에 역할을 한다면, 그 점착물질은 비만세포에서 유래되는 함황 탄수화물들과 상호 작용해야 합니다. 이때 성충에 의해 생산되는 점착물질이 heparin과 강하게 결합하는데, 이 결합은 해조후코이단과 같은 함황 탄수화물에 의해 완전히 억제되는 것으로 나타났습니다.
다음으로 많은 연구가 이루어지는 것이 플라스모듐 팔팔시파룸(Plasmodiumfalciparum)으로 가장 병원성이 강한 인체 말라리아 기생충이며, 말라리아와 관련된 대부분의 질병율과 사망률의 원인이 되는 기생충으로 알려져 있습니다. 이 기생충이 성숙한 적혈구에 침입하면, 후기 영양체(late trophoziotes)와 분열체(schizonts)에 의해 감염된 적혈구(parasitized erythrocytes-PRBC)가 모세혈관과 후모세혈관의 내벽에 점착하기 때문에 병원성이 매우 높다고 알려져 있습니다.
헤파린(heparin)이나 해조후코이단(Seaweeds fucoidan)과 같이 황의 함량이 높은 당 중합체는 에이즈 바이러스(Human Immunodeficiency Virus, HIV)나 헤르페스 바이러스(HerpesVirus, HSV)와 같은 몇몇 감염원의 침입과정에서 수용체(receptor)로서 역할을 하며, P.falciparum에 감염된 적혈구의 로제트(rosette)를 방해하는 능력을 지닌 것으로 알려져 있습니다.
[표] HB3EC-6에 의해 침입당한 인체 적혈구에 다양한 당중합체들이 처리 농도에 따라 미치는 영향
또한 세계적으로 감염성이 높은 인축공동 기생충인 Toxoplasma gondii의 감염 억제 기전도 여러 연구자들에 의해 연구가 이루어지고 있습니다. 끝으로 해조후코이단이 갖는 박테리아 감염방지 기능으로서 인체 호흡기 병원체인 보트델라 퍼튜시스(Bordetellapertussis)는 병원성과 비병원성의 두 가지 형태가 있는데, 병원성 B. pertussis은 특정한 황산기에 결합하는 것으로 알려져 있습니다.
Michael 등의 연구에서 함황 해조후코이단은 병원성 B. pertussis가 인체 WiDr cell에 부착하는 것을 방해함으로써 B. pertussis의 감염을 억제하는 활성을 나타낸 것으로 밝혀졌습니다.
또한 Franca 등은 인체 자궁경부로부터 유래된 세포주를 이용한 연구들을 수행하여 여러 가지 다당류와 glycosaminoglycans(GAGs)가 세계적으로 가장 흔한 성병 박테리아 병원균인 Chlamydia trachomatis의 감염을 억제하는 활성이 있음을 보여주기도 하였습니다.
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