백과

개요

혈액에는 적혈구·림프구·혈소판·식세포의 4종류의 혈구가 있으며 림프구와 식세포를 합해서 백혈구라고 한다.

혈구생성은 조혈조직에서 일어나는데 발생중인 배아에서는 간에서 생성되지만, 태아가 발생을 진행하면서는 뼈의 중심강에 위치하는 암적색의 아교성조직인 골수에서 생성된다. 어린이에서는 조혈골수가 모든 골격에 존재하지만 성인에서는 주로 늑골·흉골·척추·골반에 존재한다. 성인의 골수에는 1.6~3.7kg에 10¹²개 이상의 조혈세포가 있는데 성숙한 혈구와 성숙중인 혈구가 섞여 있으며 동맥이 뼈를 지나 골수로 들어와 동양혈관(sinusoid)을 이루면서 혈구생성에 필요한 영양물질을 공급하게 된다(간동양혈관). 골수에서 새롭게 생성된 혈구들은 동양혈관을 통해 일반순환을 하게 된다.

모든 혈구는 혈구생성 간세포가 분열 및 분화하여 생성되는데, 이 과정에 당단백질인 집락촉진인자(colony stimulating factor)가 작용한다. 즉 신장에서 생성되는 에리트로포이에틴은 적혈구의 성숙을, 과립구집락촉진인자는 과립구의 생성을 조절한다.

적혈구

적혈구는 혈액을 통해 산소를 폐로부터 모든 조직으로 운반하는 1차적인 기능에 맞게 지름이 7.8㎛(마이크로미터, 1㎛=10^-6m)인 양쪽이 오목한 형태를 가지고 있으며 남자에서 적혈구가 차지하는 부피는 혈액 부피의 42~54％, 여자는 37~47％이고 혈액 1㎕당 400만~600만 개의 적혈구가 있다.

하나의 적혈구에서 헤모글로빈이 차지하는 무게는 적혈구 무게의 1/3이며 정상의 성인에는 혈액 100㎕당 14~18g 정도의 헤모글로빈이 있다(→ 헤마토크릿). 적혈구는 지질·단백질·탄수화물로 구성된 얇은 세포막으로 둘러 싸여 있으며, 이 막은 물·산소·이산화탄소·포도당·요소 등은 자유롭게 통과시키지만 헤모글로빈은 통과시키지 않는다. 적혈구의 내부는 칼륨 이온이， 외부는 나트륨 이온이, 주된 이온으로 존재하는데 이러한 불균형적인 이온 분포는 효소에 의한 펌프 작용에 의해 유지된다.

적혈구는 저장액에 두거나 물리적 손상에 의해 세포막이 파괴되는데 이것을 용혈이라고 하며, 세포막에는 사람마다 독특한 당단백질이 있어서 이 당단백질에 대한 항원-항체 반응을 유도함으로써 혈액형을 구분하는데 이용할 수 있다.

헤모글로빈은 4개의 폴리펩티드 사슬로 이루어진 단백질로서 각 사슬은 140여 개의 아미노산으로 구성되어 있다.

또한 각 사슬마다 포르피린(porphyrin)이라는 헴(heme)이 있고 여기에 산소와 가역적으로 결합하는 철이 있다. 따라서 하나의 헤모글로빈에는 4개의 헴과 4개의 철이 있으며 4분자의 산소와 결합할 수 있다. 산소와 헤모글로빈의 결합은 매우 강력하여 폐에서는 95％의 헤모글로빈이 산소와 포화되어 있지만, 산소압이 떨어지는 조직에서는 산소가 헤모글로빈으로부터 분리된 후 확산에 의해 적혈구의 세포막과 혈장 밖으로 나와 조직의 대사작용에 이용된다.

헤모글로빈은 산소보다도 일산화탄소와의 결합력이 훨씬 강해 헤모글로빈이 일산화탄소와 결합하면 각 조직으로의 산소 운반이 방해되고 그 결과는 치명적이다.

핵은 있고 헤모글로빈이 없는 적혈구모세포가 연속적인 세포분열을 한 후, 헤모글로빈은 생성되고 핵은 소실됨으로써 적혈구가 형성되고 이러한 적혈구는 골수의 혈관으로 들어가 순환을 하게 된다. 적혈구의 1％가 매일 새로이 생성되며 적혈구의 생성과 노화된 적혈구의 제거 사이의 균형은 매우 정교하게 유지된다.

정상의 성인은 혈액 0.5ℓ에 들어 있는 양에 해당하는 적혈구가 매주 생성되는데, 이러한 왕성한 적혈구형성에 필요한 영양물질인 아미노산·철 등이 충분히 공급되어져야 한다. 즉 0.5ℓ의 혈액을 생성하는데 0.25g의 철과 몇 종류의 비타민, 리보플라빈, 비타민 B₁₂, 엽산(폴산), 피리독신(비타민 B₆)이 소량 필요하다. 내분비기관에서 분비되는 호르몬이 적혈구 생성에 관여하는 것으로 알려져 있다.

즉 갑상선호르몬이 결핍되면 적혈구 생성이 감소됨으로써 빈혈을 일으키며 남성 호르몬인 테스토스테론도 적혈구 형성을 촉진하는데 이 호르몬의 영향으로 여성보다 남성에게 적혈구가 더 많다. 골수의 적혈구 생성능력은 매우 왕성하여 출혈로 많은 양의 혈액이 유실되었을 때도 곧 회복되며 동맥의 산소압과도 관련이 있어서 산소량이 적은 고지대에 생활하는 사람이 저지대의 사람에 비해 보다 많은 적혈구를 가진다(고도). 적혈구의 생성 속도는 신장에서 생성되는 에리트로포이에틴이라는 호르몬에 의해 조절되는데 적혈구의 숫자나 혈액에 의한 산소 이동이 감소하면 이 호르몬의 분비가 증가하여 혈관을 통해 골수로 이동함으로써 적혈구 생성을 촉진하게 된다.

적혈구의 수명은 약 120일이며 에너지원으로서 포도당을 이용하기는 하지만 핵이 없으므로 새로운 단백질을 생성할 수 없다.

따라서 세포에 손상을 입었을 때 회복과정이 일어나지 못하는데 이러한 노화된 적혈구는 식세포에 의해 제거된다(식세포작용). 이러한 식세포는 비장·간·골수에 있는 혈관벽의 일부분을 이루는데 이 세포에 의해 적혈구가 파괴되면 헤모글로빈은 각각의 아미노산으로 분해되어 새로운 단백질의 합성에 사용되고 철은 다시 골수로 이동하여 새로운 헤모글로빈의 합성에 이용된다(대식세포, 망상내피계). 그러나 포르피린은 화학적 변화가 일어나서 노란색의 색소인 빌리루빈으로 전환된 후 간으로 이동하여 담즙으로 분비된다.

황달은 적혈구가 과다하게 파괴되어 과량의 빌리루빈이 생성되거나 간염과 같은 간의 질병에 의해 간에서 이 물질을 처리할 수 없어 혈관에 축적됨으로써 생기는 질병이다.

백혈구

백혈구는 적혈구와 달리 핵이 있으며 운동성도 가지고 있다.

인체에는 혈액 1㎕에 약 4,500~1만 1,000개의 백혈구가 있는데, 휴식상태에서 보다 운동을 할 때 그 숫자가 약간 증가하며 격렬한 운동을 할 경우는 1㎕당 2만 개 정도까지 관찰된다. 대부분의 백혈구는 순환계 밖에 있고 핵을 가지고 있으므로 RNA 및 단백질을 합성할 수 있다. 백혈구에는 기능과 구조에 있어서 독특한 과립성백혈구·단핵백혈구·림프구의 3종류가 있다. 백혈구에서 가장 많은 부분을 차지하는 과립구는 지름이 12~15㎛로 적혈구보다 크며 핵은 여러 개의 엽(葉)으로 되어 있고 세포질에는 많은 과립을 가지고 있다.

과립성백혈구는 염색되는 과립의 색깔에 따라 3가지 형태의 세포로 분류되는데 붉은색 세포를 산성백혈구, 분홍색 세포를 중성백혈구, 암청색 세포를 염기성백혈구라고 한다.

중성백혈구는 백혈구의 50~80％ 정도를 차지하며 산성백혈구와 염기성백혈구는 3％ 미만이다. 중성백혈구는 지름이 12~15㎛로서 크기가 매우 균일하고 핵은 2~5개의 염으로 되어 있다. 이 세포는 아메바운동에 의해 이동하며 성인의 골수에서 하루에 약 10¹¹개 정도씩 생성된다. 골수에서 선구세포로부터 성숙한 중성백혈구가 생성되는 시간은 약 1주일이며 혈액 속에서는 단지 몇 시간의 수명을 가질 뿐이다. 이 세포는 화학주성(chemotaxis)에 의한 이동, 즉 감염된 조직에서 분비되는 물질에 이끌려 조직 속으로 이동하며 골수 밖에 있는 10¹¹개의 중성백혈구 중 절반은 조직 속에 있고 나머지는 혈관 속에 있다.

중성백혈구는 세균과 같은 미생물을 잡아먹는 식세포작용을 한다. 이 세포에 있는 과립은 많은 형태의 세포물질을 소화시킬 수 있는 효소를 가지고 있으며 이러한 효소와 과립 안에서 대사작용의 결과로 생성된 과산화수소 등의 과산화물이 침입한 미생물을 분해하는 데 주된 역할을 한다(탈과립). 산성백혈구는 다른 과립구와 마찬가지로 골수에서 생성되어 순환계로 배출되는데 수시간 이내에 림프관을 통해 다시 피부·폐·호흡기관과 같은 조직으로 화학주성에 의해 이동한다.

이 세포는 운동성이 강하고 식세포작용도 왕성하여 기생충에 대한 방어작용·과민증·염증반응 등에 관여한다. 염기성백혈구는 과립구 중 수가 가장 적으며, 큰 과립들이 2개의 엽으로 된 핵을 뒤덮고 있다. 이 세포는 골수에서 배출된 후 곧 피부나 점막으로 이동·염증반응의 조절인자인 히스타민을 합성하여 저장한다. 알레르기성 과민증이 일어날 때 이 염기성백혈구에서 히스타민과 류코트리엔이 분비됨으로써 기관지 수축이 일어나게 된다.

단핵백혈구는 혈액세포 중 가장 크며(15~18㎛), 백혈구의 약 7％를 차지한다. 이 세포는 감염물질뿐만 아니라 적혈구도 파괴하지만 세균을 제거하는 과립성백혈구의 기능을 대신할 수는 없으며 보통 과립립성백혈구보다 늦게 염증이 일어난 지역으로 이동한다. 과립성백혈구와 단핵백혈구는 골수에서 공통의 선구세포로부터 생성되며 혈액으로 배출된 뒤에는 조직 속으로 들어가 대식세포가 된다. 대식세포는 모든 조직에서 관찰할 수 있으며 특히 간에 있을 경우 쿠퍼 세포, 피부에서는 랑게르한스 세포라고 한다.

대식세포는 침입한 물질들을 청소하는 역할뿐만 아니라 침입한 물질에 대해 림프구가 외부물질(항원)을 인식할 수 있게 함으로써 면역반응에 주요한 역할을 한다. 림프구는 인체에서 면역반응에 관여하며, 백혈구의 28~42％ 정도이고 적혈구보다 약간 큰 편으로 핵이 세포의 대부분을 차지한다. 이 세포는 림프절·비장·가슴샘·위장관의 림프 조직에 다수가 있으며 주로 정맥과 연결되어 가슴 림프관을 통해 혈액 속으로 들어간다.

다른 혈액세포와는 달리 림프구는 1년 이상의 수명을 가지며 혈액 밖으로 나왔다가 다시 혈액 속으로 들어가기도 하는데 이러한 재순환하는 림프구의 주요통로는 비장과 림프절이다. 림프구는 침입한 미생물이나 외부에서 이식된 기관의 세포, 외부 단백질 등에 대한 면역반응에 관여하며 B림프구와 T림프구의 2종류가 있다(→ 후천면역). B림프구는 항원과 만나 혈장세포로 분화되어 항체를 생성하는데 이러한 면역 메커니즘을 체액성면역이라고 한다.

T림프구는 세포매개성면역, 즉 B림프구의 항체생성기능을 조절함으로써 면역반응에 관여하거나 침입한 외부물질을 직접 파괴한다. 모든 림프구는 골수에서 발생을 시작한다. B림프구는 혈액으로 배출되기 전에 골수에서 부분적으로 성숙한 후, 비장과 림프절 같은 림프 조직에서 항원의 자극에 의해 분화되어 혈장세포가 된다.

T림프구의 선구세포는 골수에서 가슴샘으로 이동하여 T림프구로 분화된 후 가슴샘을 떠나 림프절과 비장으로 혈액순환을 통해 이동한다.

혈소판

지름이 2~4㎛ 정도로 혈액세포 중에서 가장 작다.

적혈구처럼 핵이 없고 세포분열을 할 수 없으나 내부구조나 대사작용 등은 적혈구보다 더 복잡하다. 혈소판에 있는 작은 과립에는 혈액응고에 중요한 역할을 하는 물질이 포함되어 있다. 혈소판의 기능은 출혈을 억제시키는 일이다. 혈관의 내피세포가 손상을 입게 되면 수많은 혈소판이 덩어리, 즉 혈전(血栓)을 형성해 출혈이 멎게 된다. 따라서 혈소판이 없으면 작은 상처를 입더라도 출혈이 계속된다(→ 혈전증). 혈소판은 골수에서 거대핵세포의 세포질이 분절된 후 혈액 속으로 배출되어 생성되며 수명은 약 10일 정도이다.