생명과학 고2 항상성과 몸의 조절 심화

1·2차 면역 반응과 면역 기억

1차 감염 시 느린 1차 반응 후 기억 세포가 형성되어, 재감염 시 빠르고 강한 2차 반응을 일으키는 면역 기억 원리이다.

처음 항원을 만났을 때는 느리고 약한 1차 반응이 일어나면서 기억 세포가 만들어지고, 같은 항원을 다시 만나면 그 기억 세포 덕분에 훨씬 빠르고 강한 2차 반응이 일어나는 현상입니다.

1차 반응은 처음 보는 시험 문제를 푸는 것이고, 2차 반응은 오답 노트를 만들어 둔 뒤 같은 문제를 다시 만나는 것입니다. 남는 것은 답이 아니라 노트입니다.

쉽게 말하면

체액성 면역과 세포성 면역을 배울 때 마지막에 '일부는 기억 세포가 된다'는 문장이 나왔습니다. 그 한 문장이 이 개념 전체입니다.

1차 반응은 느립니다. 항원이 들어오면 그 항원에 맞는 림프구를 찾아 증식시키고 형질 세포로 분화시키기까지 며칠이 걸립니다. 그동안 병원체는 계속 늘어나므로 우리는 앓게 됩니다. 항체 농도 그래프에서 처음 며칠간 거의 0에 가까운 잠복기가 이 시간입니다. 결국 항체가 만들어져 병원체를 제거하고, 반응이 끝나면 항체는 서서히 분해되어 줄어듭니다. 그러나 기억 세포는 남습니다.

같은 항원이 다시 들어오면 이야기가 달라집니다. 이미 그 항원에 맞는 기억 세포가 다수 대기 중이므로, 항원을 찾는 단계와 증식 단계를 대부분 건너뛰고 곧바로 형질 세포로 분화합니다. 그 결과 훨씬 빠르게(잠복기가 짧고) 훨씬 많은 양의 항체가 만들어지며, 그 상태가 더 오래 유지됩니다. 병원체가 늘어나기 전에 제거되므로 우리는 대개 아프다는 것도 모른 채 지나갑니다.

이 원리를 인위적으로 이용한 것이 백신입니다. 병을 앓지 않고 1차 반응만 일으켜 기억 세포를 만들어 두는 것입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

항체 농도 그래프에서 봐야 할 세 가지

1차 주사와 2차 주사 뒤의 곡선을 비교하면 세 가지가 다릅니다 — 반응이 시작되는 데 걸리는 시간(잠복기)이 짧아지고, 최고 항체 농도가 훨씬 높아지며, 높은 농도가 유지되는 기간이 길어집니다. 시험은 대개 이 세 가지 중 하나를 묻습니다.
예시 2

같은 항원 vs 다른 항원

1차 주사로 항원 A를 넣고, 2차로 항원 A와 처음 보는 항원 B를 함께 넣으면, A에 대해서는 빠르고 강한 2차 반응이 나오지만 B에 대해서는 다시 느린 1차 반응이 나옵니다. 면역 기억이 항원마다 따로 만들어진다는 것을 보여 주는 전형적인 실험 설계입니다.
예시 3

홍역은 한 번 앓으면 다시 걸리지 않는데 감기는 왜 매년 걸릴까

홍역 바이러스는 항원이 잘 변하지 않아 기억 세포가 평생 유효합니다. 반면 감기와 독감을 일으키는 바이러스는 종류가 많고 항원이 자주 변해, 예전 기억 세포가 새 바이러스를 알아보지 못합니다. 면역 기억이 있느냐가 아니라 그 기억이 통하느냐의 문제입니다.

1차 면역 반응 vs 2차 면역 반응

구분	1차 반응	2차 반응
시작하는 세포	항원에 맞는 B림프구를 새로 찾아 증식	이미 대기 중인 기억 세포
잠복기	김 (며칠)	매우 짧음
항체 생성량	적음	훨씬 많음
증상	대개 앓게 됨	증상 없이 지나가는 경우가 많음

자주 하는 오해

2차 반응이 빠른 이유를 '1차 때 만든 항체가 남아 있어서'라고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움예전에 만들어 둔 항체가 아직 몸에 있어서 재감염 때 바로 막아 준다

실제로는항체는 시간이 지나면 분해되어 거의 사라집니다. 남아 있는 것은 항체가 아니라 기억 세포입니다.

항체 농도 그래프를 보면 1차 반응 뒤 항체가 다시 바닥 가까이 내려갑니다. 그런데도 2차 반응이 폭발적인 이유는, 항체를 '보관해 둔' 것이 아니라 항체를 '빨리 만들 수 있는 공장의 설계도와 인력'을 남겨 두었기 때문입니다. 이 구분을 못 하면 백신의 원리도 설명할 수 없습니다.

면역 기억이 있으면 두 번째부터는 절대 안 걸린다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움한 번 걸린 병에는 다시 걸리지 않는다

실제로는기억 세포는 '그 항원'만 알아봅니다. 병원체의 항원이 변이하면 기억 세포가 알아보지 못해 다시 1차 반응부터 시작합니다.

면역 기억은 병 이름이 아니라 항원의 모양에 붙습니다. 독감 백신을 매년 맞아야 하는 이유, 감기에 계속 걸리는 이유가 모두 여기 있습니다. 면역이 약해진 것이 아니라 상대가 바뀐 것입니다.