백혈구의 종류 알기 쉽게 이해하기

백혈구에는 과립세포(granulocyte)와 단핵세포(mononuclear cell)가 있습니다.

과립세포는 세포질에 과립(granule)이 있는 세포입니다. 과립이 어떻게 염색되는지에 따라서 호산구, 호중구, 호염구로 나눕니다.

단핵세포에는 림프구와 단핵구가 있습니다.

과립세포 Granulocyte

염색

과립세포를 이해하기 위해서는 염색에 대해 알아야 합니다.

세포는 그 직경이 대체로 5마이크로미터 ~ 16마이크로미터 정도입니다. 세포를 광학현미경 상에서 보기 위해 단층으로 펴면, 그 두께가 너무 얇아서 대부분의 빛이 그냥 투과해버립니다. 그래서 아무것도 안 보이고 약간 굴절된 것 같은 상이 보일 뿐입니다.

광학현미경 상에서 세포를 보기 위해서는 염색을 해야 합니다. 세포를 염색할 때 쓰는 염색약은 여러가지가 있지만, 혈액학에서 주로 쓰는 Romanowsky 염색에 대해 설명하겠습니다.

Romanowsky 염색은 2가지 염색약으로 구성됩니다. 산성 염색약인 eosin, 염기성 염색약인 methylene blue입니다. Eosin은 붉은색, Methylene blue는 푸른색 염색약입니다.

Romanowsky 염색은 산-염기 반응입니다. DNA, RNA와 같은 핵산은 산성입니다. 이름부터가 deoxyribonucleic acid 아닙니까 ㅎㅎ 그래서 핵은 염기성 염색약인 methylene blue와 반응하여 보통 푸른색으로 염색됩니다. 반면에 세포질은 그 성상에 따라서 염색성이 달라질 수 있지요.

산성 염색약인 eosin에 염색되는 물질을 호산성, 염기성 염색약인 methylene blue에 염색되는 물질을 호염성이라고 합니다.

호중구 Neutrophil

호중구는 직경이 10~15 마이크로미터 정도 되는 세포입니다.  보통 적혈구의 직경이 약 7마이크로미터 정도니까 적혈구의 1.5배~2배 정도의 크기라고 생각하시면 됩니다.

호중구의 핵은 어두운 보라색으로 보이고 3~5개의 엽으로 분화되어있습니다.

세포질에는 과립이 있습니다. 이 과립은 살균을 하기도 하고, 다양한 고분자를 녹이는 과산화 물질이 있습니다. 그러나 이 과립은 보통 Romanowsky 염색에서 염색이 되지 않기 때문에중성이라고 보고 호중구, 중성구라고 이야기합니다.

 질병 상태에서 호중구는 미생물을 탐식하고 세균, 효모, 진균, 기생충을 죽이거나 불활화합니다. 또한 감염된 세포를 없애고, 면역 반응을 조절합니다. 호중구의 수와 분포는 질병 상태에 따라 변합니다.

호염구 Basophil

호염구는 호중구보다 약간 큽니다. 호산구, 단핵구와 크기가 비슷하지요.

과립은 호염성으로 염색되어 푸른색으로 보입니다. 푸른색 과립 중에는 알레르기 반응과 관련된 histamine이 있습니다.

호염구의 핵은 길고 약간 분엽화된 리본 모양입니다.

호염구는 알레르기 질병과 몇몇 기생충에 대한 면역 반응을 담당합니다. 특히 심장사상충 감염 시에 호염구가 증가하는 것을 확인할 수 있습니다. 호염구는 혈액에 존재하고, 호염구와 기원이 같은 비만세포(mast cell)는 조직 내에 주로 분포한다는 것도 기억해주시면 좋겠네요

 

 

호산구 Eosinophil

호산구는 거친 호산성(붉은색) 과립을 가지고 있습니다. 핵은 2~3개로 분엽화되어있습니다.

호산구는 기생충, 특히 연충에 대한 중요한 방어 기구입니다. 추가적으로 알러지성 질병에서 조직 손상에 대해 반응하는 세포입니다.

호중구는 보통 혈액 내에서 발견되기보다는 조직 내에 더 많이 있습니다. 조직에 존재하는 호산구는 보통 병원체의 유입에 취약한 피부, 호흡기, 위장관 등의 성긴결합조직에 분포합니다.

 

단핵세포 Mononuclear cell

단핵세포는 과립구처럼 핵이 분엽화되지 않고 하나로 보이는 백혈구입니다. 단핵세포에는 단핵구와 림프구가 있습니다.

단핵구 Monocyte

단핵구는 호중구와 크기가 비슷하지만 현미경 슬라이드에 도말할 때 유리에 잘 부착하여 편평해지기 때문에 조금 더 크게 보입니다.

핵은 다양한 모양으로 구형, 타원형, 콩모양에서 덤벨 모양까지로 보입니다. 

세포질은 상대적으로 청회색으로 염색됩니다. 세포질에 작은 공포(vacuole)가 보이기도 하는데, 이는 탐식 활동을 암시합니다.

단핵구는 대식세포(macrophage)나 수지상세포(dendritic cell)로 분화할 수 있습니다. 대식세포와 수지상세포는 면역 반응의 1차 방어선과 2차 반응을 연결하는 중요한 세포들입니다.

 

림프구 Lymphocyte

림프구는 대부분 말초 림프조직(림프절, 편도, Peyer's patch, 비장 등)에서 항원 매개 반응에 의해서 만들어집니다. 

림프구에는 T cell, B cell, NK cell이 있습니다. 세포 표면에 CD3 분자가 있는 세포는 T cell, CD79a 분자가 있는 세포는 B cell입니다. T cell은 다시 2가지로 나눕니다. CD4+ T cell은 T helper cell이고, CD25+;CD4+ T cell은 T regulatory cell입니다.

혈관에서 순환하는 림프구의 대부분은 소형 림프구입니다. 소형 림프구는 원형의 진한 핵을 갖고, 세포질은 옅은 담청색으로 염색되어 보입니다.

중형 림프구는 세포질이 좀 더 많고 호중구와 같은 크기로 보입니다.

반응성 림프구는 더 크고 강한 호산성의 세포질이 보입니다.

대형 림프구는 림프구 증식성 질병에서 보일 수 있습니다.

동물의 발정 주기, 난포의 발달 이해하기

Estrus cycle 발정 주기

발정 주기는 동물의 번식과 관련이 깊습니다. 동물의 번식은 곧 경제, 산업과도 연결되기 때문에 수의학에서는 번식을 매우 중요하게 다룹니다. 오늘은 발정 주기를 이해해봅시다.

발정 주기의 유형

동물은 종별로 발정 주기가 작동하는 방식이 다릅니다.

대부분의 포유류는 I형 발정주기를 나타냅니다. I형 발정 주기는 완전 발정 주기라고도 부르며, 시간에 따라 난포기(follicular phase), 배란(ovulation), 황체기(luteal phase)가 반복되어 나타나는 형태입니다. 교미를 해도 수정되지 않을 수 있는 경우입니다.

랫드는 II형 발정주기 동물입니다. 배란 후 바로 난포기로 돌아가는 형태입니다. 난포가 배란을 한 뒤 황체를 형성하지만 황체가 빨리 퇴화하여 progesterone 농도가 지속적이지 않은 동물들이 II형 발정 주기 동물이지요.

고양이는 III형 발정 주기 동물입니다. 고양이는 '교미 자극'에 의해 발정이 일어나지요. 시간에 따라 호르몬의 변화로 발정이 일어나지 않기 때문에 불완전 발정 주기라고도 부릅니다.

난포와 황체의 발달 과정

난포와 황체의 발달 과정은 위 그림 하나만 잘 공부하시면 끝납니다. 난포-황체는 원시난포부터 백체까지 시간에 따라 반시계방향 순서대로 발달합니다. 물론 난포나 황체가 이동하는 것은 아니고, 여러개의 난포가 발달 정도의 차이에 따라 저렇게 보이는 겁니다.

난포는 난자를 싸고 있는 주머니인데요, 원시난포, 2차난포를 거쳐 성숙난포가 됩니다. 성숙난포는 배란 시기에 난자를 배출합니다. 난자를 배출하고 남은 난포는 황체, 백체 순서대로 퇴행합니다.

호르몬을 따라 발정 주기 이해하기

발정 주기는 크게 2단계, 세부적으로는 5단계로 구분합니다. 먼저 크게 보면 난포기와 황체기로 나눕니다.

난포기 Follicular phase

난포기는 발정 주기의 약 20%를 차지합니다. 황체가 분해되는 시점부터 배란기까지입니다.

이 기간은 새로운 난포(follicle)가 성장하는 시기입니다. 난포는 여성호르몬 estrogen을 생산합니다. 그래서 난포기에는 혈중 estrogen 농도가 점점 증가하는 모습이 나타나지요.

왼쪽 그림은 이차난포를 나타내는 그림입니다. 난포에는 theca cell과 granulosa cell이 있습니다. 난자는 Granulosa cell(과립막세포)로부터 영양을 공급받습니다.

Estrogen에는 E1(estrone), E2(estradiol), E3(estriol) 3가지 종류가 있습니다. 그치만 여기서 얘기되는 estrogen은 estradiol이라고 단순하게 보셔도 무방합니다.

황체기 Luteal phase

황체기는 발정 주기의 약 80%를 차지합니다. 배란이 된 시점부터 황체가 분해되는 시점까지입니다. 이 기간의 난소에서 가장 크게 보이는 난포의 형태는 황체입니다. 황체는 progesterone을 생산합니다. 그래서 혈중 progesterone 농도가 높습니다.

세부적인 발정 주기 5단계

난포기는 발정 전기와 발정기, 황체기는 발정후기와 발정휴지기로 구분할 수 있습니다. 그리고 일부 동물에서는 무발정기가 있기도 합니다.

발정 전기 (Proestrus)

황체가 분해된 시점부터 발정이 일어나기 전까지를 발정 전기라고 합니다. 이 시기는 뇌하수체에서 나오는 Follicle-stimulating hormone(FSH)라는 물질에 의해 난포가 성장하는 시기입니다.

난포는 estradiol(E2)를 만들어내는데 이 난포가 FSH에 의해 성장하는 중인 겁니다. 그래서 혈중의 estradiol 농도가 점점 증가합니다. 

Estradiol은 암컷 생식기계에 많은 변화를 가져옵니다. 난관내벽의 세포와 섬모가 발육하고, 자궁 점막의 혈관 분포가 증가합니다. 혈관 분포가 증가하니 산소 공급을 더 많이 받습니다. 그 결과 질 상피세포가 세포분열을 왕성하게 하여 질 상피의 두께가 증가합니다. 개와 고양이는 질 상피에 각질이 생기는 시기이기도 합니다. 돼지와 개는 외음부가 붓고, 자궁경관(cervix)과 질 전반부에서 분비되는 점조성의 점액이 많아집니다.

발정기 (Estrus)

Estradiol 농도가 최대인 시기입니다. 이 시기에 암컷은 성욕이 최대라서 수컷에게 교미를 허용합니다. 또한 발정기가 시작할 때 LH(luteinizing hormone, 황체형성호르몬)가 급격히 증가하여 난포에서 난자가 터져나옵니다. 이를 배란(ovulation)이라고 합니다. 단, 소는 LH의 작용이 느린 것인지 발정기가 종료된 12시간 후에 배란이 일어납니다.

Estradiol에 의해 암컷 생식기계에 여러 변화가 생깁니다. 난관의 상피세포가 성숙하고, 섬모의 활동성이 증가하며, 점액 분비가 늘어납니다. 난관과 자궁의 긴장성이 늘어납니다. 자궁에서는 혈액 공급이 늘어나서 점막이 발육하고 점액이 늘어납니다. 또한 혈액 공급에 의해 자궁과 자궁 경관에 부종이 생깁니다. 개와 돼지에서 외음부가 현저하게 붓습니다.

발정 후기 (Metestrus)

배란 이후부터 황체가 생성되기 전까지를 발정후기라고 부릅니다. 배란 이후 과립막세포는 LH에 영향을 받아 황체로 발달합니다. 아직 황체가 생성되기 전이기 때문에 progesterone도 낮고, 배란 이후에 estrogen 농도 역시 낮아지는 상태입니다.

이 기간에 출혈이 발생합니다. 영장류는 자궁내막이 소실되며 출혈이 일어납니다. 소는 자궁 소구(반추류의 자궁 내막에 있는 달걀 모양의 돌기)의 상피가 충혈되며, 이 중 일부 모세혈관이 파열되며 출혈이 일어납니다.

Estrogen 농도가 낮아져서 점액 분비가 감소하며 자궁근이 이완합니다.

발정 휴지기 (Diestrus)

발정 주기 중에 가장 긴 시기입니다. 황체가 완전히 기능하며 progesterone을 왕성하게 생산합니다. 발정 후기에 소실되었던 자궁내막이 다시 두꺼워지고, 자궁샘이 비대해집니다. 점착성인 질 점액이 소량 나옵니다. 발정 후기와 마찬가지로 자궁근이 이완한 상태입니다.

발정 휴지기의 말기에 황체는 퇴행성 변화를 겪으며 백체로 변합니다. 이와 동시에 1차난포와 2차난포가 발육을 시작하며 발정 전기로 다시 돌아갈 준비를 합니다. 

무발정기 (Anestrus)

일부 동물은 난소가 정지되어 기능하지 않는 시간이 있습니다. 이를 무발정기라고 합니다. 계절 번식 동물은 번식 계절이 아닐 때 난소가 기능하지 않습니다. 말은 겨울, 양은 늦봄과 여름에 난소가 정지합니다. 개와 고양이는 1년에 2~3회 정도 무발정기가 있습니다.

세망내피계(RES) 이해하기-대식세포가 일하는 곳

Reticuloendothelial System

동맥과 정맥은 보통 서로 혈관으로 이어져있습니다. 그러나 특정 기관(간, 비장 등)에서는 동맥과 정맥이 서로 이어져있지 않는 곳도 있습니다. 이런 장기들은 매우 독특한 기능을 수행하고 있지요.

이런 장기들에는 대신 동맥과 정맥의 혈관 내피세포가 그물처럼 배열되어있어 혈액이 빠져나가고 들어올 수 있는 구조가 있습니다. 이런 해부학적 구조를 Reticuloendothelial system(RES), 세망내피계라고 부릅니다. 

Reticulo- : 그물(網, 망)
Endothelium : 내피

위 그림에서 보실 수 있다시피, 비장의 동맥과 정맥은 서로 연결되어있지 않습니다. 그럼 비장에서는 혈액이 어떻게 순환하고, 이런 구조는 어떤 기능을 할까요?

굴모세혈관 Sinusoid

굴모세혈관은 일반적인 모세혈관이 아닙니다. Capillary라고 불리는 모세혈관은 바닥막(basement membrane)이 완전하고 내피세포(endothelial cell)이 혈관을 완벽하게 막고 있는 구조입니다. 

반면 sinusoid라고 불리는 굴모세혈관은 그림에서 보시다시피 구멍이 많이 나있습니다. 이 구멍을 통해 혈액의 각종 물질과 세포들이 통과할 수 있습니다.

특히 면역세포들(monocyte, macrophage)과 적혈구가 굴모세혈관의 구멍을 통해 통과합니다. 면역세포는 항원을 포식하거나 다른 면역세포에게 항원을 제시하기 위해서, 혹은 성숙을 위해 다른 장기로 이동하기 위해서 굴모세혈관의 구멍을 통과합니다.

RES(Reticuloendothelial System)

RES가 있는 장기들은 동맥과 정맥이 capillary로 이어져있지 않습니다. 대신 동맥과 정맥이 sinusoid로 구성되어있기 때문에 동맥에서 직접 조직으로, 조직에서 직접 정맥 속으로 혈액의 물질들과 세포들이 이동합니다.

골수, 림프절, 비장(지라), 간은 대표적인 RES 장기입니다. 이들의 주된 기능 중 하나는 면역입니다.

RES의 면역

혈액에서 굴모세혈관을 통해 빠져나온 물질과 세포들은 압력에 의해 조직을 통과합니다. RES 장기의 조직에는 macrophage가 많이 존재합니다. Macrophage들은 혈액 속의 각종 항원을 포식합니다.

항원을 포식한 면역세포들 중 일부는 정맥의 굴모세혈관을 통해 정맥으로 돌아가 다른 면역 장기로 이동하기도 합니다. 그곳에서 휴면중인 다른 면역세포들을 깨우기도 하지요.

즉, RES는 일종의 거름망 역할을 하는 시스템입니다.

적혈구 제거

비장과 간은 붉은색입니다. 그 이유는 굴모세혈관을 통해 빠져나온 적혈구가 조직에 존재하기 때문입니다.

혈관을 빠져나온 적혈구는 압력에 의해 조직을 통과한 뒤 굴모세혈관을 통해 정맥으로 들어가야 합니다. 그러기 위해선 적혈구가 유연해야 합니다.

유연한 적혈구는 이렇게 장애물을 통과할 수 있습니다.

반면, 너무 노쇠화된 적혈구는 유연성이 떨어지기 때문에 장애물을 통과하기 힘듭니다. 이런 적혈구들은 RES 장기의 조직 속에 갇혀버리지요.

조직 속에 갇힌 노쇠화된 적혈구들은 비장의 macrophage에 의해 제거됩니다. 이런 과정으로 동물체는 항상 노쇠화된 적혈구는 제거하고 새로운 적혈구를 골수에서 만들어서 굴모세혈관을 통해 정맥으로 공급하고 있습니다.

면역 기관 ; 일차면역기관과 이차면역기관

일차 면역 기관과 이차 면역 기관

일차면역기관	생산, 분화	Thymus(T cell), bursa(B cell), Peyer's patch(B cell), Bone marrow
이차면역기관	항원과 결합, 면역세포의 활성화	Tonsil, Spleen, Lymph node, Bone marrow(기억세포 저장)

 

 

일차면역기관

 

가슴샘 Thymus : T cell의 세포성 면역의 시작

가슴샘 thymus는 어린 동물에선 크지만, 성체에선 퇴축되는 장기입니다.

Thymus에서 하는 가장 대표적인 일은 잘 작동하는 T cell을 선택하는 일입니다.

T cell의 T가 바로 thymus의 T입니다.

외부 항원을 인지할 수 있고, 정상 조직 공격을 억제하는 T cell만 남고 나머지는 apoptosis하지요.

또한 가슴샘에선 호르몬을 생성하기도 합니다.

Thymic hormone은 일종의 cytokine으로, thymosin, thymulin, thymopoietin 등이 있습니다.