| 면역계의 세포들 | ||||||||||||
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| [A] 가장 큰 역할은 기체교환이기 때문에 완전히 면역계의 세포라고 보기는 힘드나 보체수용체를 통한 면역복합체 제거에 기여하며, 다른 골수계 세포들과 같이 골수계 전구세포에서 유래하므로 표에는 포함. | ||||||||||||
| 적혈구 Red blood cells |
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| CG로 표현된 적혈구의 모습 |
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1. 개요
赤血球 / Red blood cells(RBCs), Erythrocyte혈액의 세포 성분인 혈구의 대부분을 차지하는 무핵성 세포. 일부 조류 등에서 나타나는 유핵 적혈구는 제외한다. 이 무핵성 세포라는 점이 적혈구의 생태(?)에 중요한 의미를 차지한다.
핵과 다른 세포소기관이 없기 때문에 헤모글로빈을 더 많이 담을 수 있고, 좁은 모세혈관을 더 잘 이동할 수 있으며, 적혈구의 자체적 산소 소비량도 줄어들게 된다.
전체 혈액 부피의 40~45%를 차지하고[1] 주로 산소를 운반하는 기능을 수행하며 다른 혈구들과 같이 골수에서 생성된다. 적혈구의 세포기질에는 산소와 결합할 수 있고 세포와 혈액의 붉은색을 담당하는 철을 함유하는 단백질 분자인 헤모글로빈(hemoglobin)이 풍부하다.
2. 특징
적혈구는 철 이온[2]을 함유한 헤모글로빈 때문에 그 색이 붉다.[3] 모양은 위 아래가 푹 꺼지고 구멍이 안 뚫린 도넛 모양인데,이는 적혈구가 만들어지는 과정에서 핵이 빠져나가 없기 때문이다. 크기는 지름이 약 8μm 정도이며, 가장 두꺼운 부분이 2~3μm이고 가장 얇은 가운데 부분이 1μm로 가운데가 오목한 원반 모양이다.참고로 모세혈관의 지름이 5~10μm로 적혈구보다 좁은 곳이 있는데, 적혈구는 이런 부분을 접고 형태를 변화시켜서 지나간다. 핵이 없기 때문에 가능하다. 이 형태는 같은 부피의 구형 세포보다 표면적이 커 산소가 효율적으로 출입하며, 탄력성이 좋아 좁은 모세혈관에서도 형태를 바꾸어 통과할 수 있다.
인체를 다루는 몇몇 학습만화에서는 가운데가 움푹 파인 밥그릇처럼 산소와 이산화 탄소를 퍼서 나르는 것처럼 묘사해 놓기도 하지만, 만화적 표현이자 어린이들에게 쉽게 이해시키기 위한 것일 뿐 실제 적혈구가 이렇게 산소 운반을 한다는 것은 아니고 적혈구 안에 포함돼있는 헤모글로빈이 산소와 이산화 탄소랑 결합하여 운반한다.
3. 개수
혈액 1mm³당 적혈구의 수는 여자는 450만[4], 남자는 500만 개 가량이다. 인간의 혈액량은 약 5L이므로 몸 전체에는 약 25조(兆)의 적혈구가 있다. 이는 인간 전체 세포 수의 약 85%를 차지하는 세포 수로 숫자로만 따졌을 때 압도적인 1위다. 2위는 1조 5천억개로 약 5%를 차지하는 혈소판이다.고산 지대에 사는 사람들은 그 지역의 기압이 낮아 산소량 역시 적기 때문에 다른 지역의 사람보다 혈액의 적혈구 함량이 높다.[5] 덕분에 보통 사람이라면 움직이는 것만으로도 고산병에 걸릴 5,000m가 넘는 지역에서도 살 수 있지만, 혈액의 점성이 높아서 혈전 질환 등의 발생률이 높다고 한다.
4. 일생
적혈구는 조혈모세포에서 분화되어 만들어지는데 분화 초기에는 핵이 존재하지만 거의 형성되어 말초혈액으로 나오기 직전에 핵이 빠져나와서 사라진다. 만들어진 지 얼마 되지 않은 미성숙 상태의 적혈구는 망상적혈구(Reticulocyte)이라고 한다. 대식세포가 망상적혈구를 가지고 있는데 정상적으로 성숙하지 못할 경우 소화시켜버린다.수명은 120일 가량으로, 수명이 다한 적혈구는 간과 비장에서 포착해 제거된다. 초당 2~300만개 가량의 적혈구가 파괴되지만 이는 전체 적혈구 양에 비하면 극소수에 지나지 않으며, 파괴되는 양만큼 계속해서 새롭게 생산되어 유지된다. 헤모글로빈에서 철은 분리되어 재흡수되고 나머지 단백질 부분인 헴(heme)은 쓸개즙의 성분으로 이용된다. 이 쓸개즙의 성분이 대장 내 미생물에 의해 분해되어 오줌과 똥의 색을 결정하는 색소물질이 된다. 그 특유의 색은 쓸개즙 성분 때문인 것.
5. 생체 내 기능
적혈구 세포질에 포함된 헤모글로빈은 산소가 풍부한 폐에서는 산소와 결합하고, 산소가 부족한 체내의 다른 조직에서 산소와 분리되는 특징을 지니며, 이를 통해 폐의 산소가 조직에 전달된다. 이산화 탄소 및 일산화탄소를 옮기는 일도 겸한다.다른 세포와 마찬가지로 적혈구 표면에도 수많은 항원들이 존재하며, 그 중 특정 당단백질 항원의 종류에 따라 혈액형이 결정된다.
적혈구는 또한 표면의 보체수용체인 CR1을 통해 면역복합체와 결합하고, 이를 간과 비장으로 이동시켜 제거되도록 한다. 병원체가 제거되어 면역 반응이 다 끝난 상황에서 잔여 면역복합체가 쓸데없는 면역 반응을 일으키지 않도록 하기 위해서이다.
6. 특수한 적혈구
원래 포유류가 아닌 동물은 적혈구에 핵이 있다. 분화되기 전 적혈구 전세포도 핵이 있지만 핵이 있는 적혈구 등은 비장에서 파괴된다. 반대로 포유류의 적혈구에 핵이 없는 이유는 핵이 없을때 좁은 모세혈관을 더 잘 통과할 수 있어 세포가 유연해지기에 진화 과정에서 사라진 것으로 추측된다. 생성된 지 얼마 안된 적혈구는 세포질이 조금 남아있어 망상적혈구라 한다. 골지체나 미토콘드리아들이 남아있어, 염색을 하면 약간 파랗게 보인다.6.1. 하인츠 소체
혈액 내에서 외부적인 요소로 인해 적혈구가 박살이 나기도 하는데, 이를 발견자인 로베르트 하인츠(Robert Heinz, 1865 ~ 1924)의 이름을 따와 하인츠 소체(Heinz body)[6]라고 한다. 보통 용혈성 독극물[7], 포도당-6-인산탈수소효소 결핍으로 인해 발생한다.7. 관련 질환
겸상 적혈구 증후군은 헤모글로빈의 이상으로 산소와 결합하지 않은 상태의 적혈구가 낫(ㄱ) 모양으로 변형되는 유전자 질환이다. 낫 모양으로 변형된 적혈구가 모세혈관을 막기 때문에 심각한 빈혈을 일으키게 되어, 이 유전자를 동형[8]으로 가지는 사람은 보통 어린 시절에 사망하게 된다. 그런데 이 유전자를 가진 사람은 말라리아에 대한 저항성을[9] 보이며, 이 유전자를 이형[10]으로 가지는 사람의 경우 약한 빈혈 증세를 제외하면 별다른 문제가 없기 때문에 아프리카와 아프리카 출신의 흑인의 경우, 무려 30% 이상이 이 유전자를 보유하고 있다. 진화는 무조건 좋은 방향이 아닌 환경에 유리한 방향으로 이루어진다는 것을 증명하는 훌륭한 예로, 이는 자연선택설이다.보통의 세포는 세포가 감염이 되거나 이상이 생기면 세포의 이름표 역할을 하는 수용체에 이상이 생겨 백혈구들이 아포토시스(세포자살)를 일으키게 하거나 감염을 인지하는데, 적혈구는 그런 게 없어 면역계가 초기에 감염을 감지하지 못한다.
노화된 적혈구가 뇌출혈의 원인 중 하나라는 연구결과가 있다.#
8. 여담
파스타 중에 오레키에테(Orecchiette)라는 이름으로 적혈구를 닮은 녀석이 존재한다. 보리가루로 반죽해서 만든다.9. 관련 문서
[1] 혈액에서 적혈구가 차지하는 부피를 헤마토크릿(hematocrit)이라고 한다. 그 정확한 비는 남성에서 40.7–50.3%, 여성에서 36.1–44.3%이다.[2] Fe2+에 O2-가 붙는식[3] 철이 산화되면 붉게 보이는 것과 같은 이유다.[4] 여성의 적혈구 밀도가 남성에 비해 적은 이유는 남성호르몬인 안드로겐이 헤모글로빈 생성을 촉진하기 때문이다.[5] 전체 혈액량에 대한 적혈구량의 비율을 혈색소량(hematocrit)이라 한다. 보통 45% 안팎이나 고산 지대의 사람들은 60% 가까이 되어서 색이 더 짙다.[6] 영어식으로 '하인즈 보디/바디'라고 하기도 한다.[7] 애완견, 애완묘에게 양파를 먹이면 안되는 이유이기도 하다.[8] 상동염색체 양쪽 모두에 이상유전자를 지님.[9] 말라리아는 적혈구에 말라리아 원형충이라는 기생충에 감염되어 생기는 질환이다.[10] 상동염색체 중 한쪽에만 이상유전자를 지님.