IBS, 코 속 혈관-림프관 3차원 정밀지도 최초 완성…비강면역 새 이정표

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 기초과학연구원(IBS)은 혈관연구단 고규영 단장(KAIST 의과학대학원 특훈교수)과 홍선표 연구위원팀이 코 속 혈관과 림프관의 3차원 정밀지도를 최초로 완성했다고 22일 밝혔다.

림프관은 면역기능을 담당하는 림프구가 함유된 림프액이 이동하는 통로로 외부에서 들어온 항원에 대한 면역반응을 수행하는 림프절을 서로 연결한다.

코는 후각을 담당하는 감각기관인 동시에 외부 공기가 폐로 들어가는 첫 번째 관문이다. 외부공기를 데우고 습도를 높여주는 역할을 하며 특히 비강(鼻腔)의 점막은 외부의 병원균과 이물질을 막아주는 첫 번째 면역 장벽 기능을 수행한다.

연구진에 따르면 면역세포가 림프절로 이동하고 다시 비강점막으로 돌아오는 통로의 역할을 수행하기 때문에 비강면역 형성에는 면역세포 활성 못지않게 미세혈관과 림프관의 역할이 중요하다. 

하지만 비강 내 복잡한 구조로 인해 미세혈관과 림프관의 공간분포나 상호연결 등 3차원적 구조와 세포수준의 특성은 아직까지 명확히 밝혀지지 않고 있다.

이번에 연구진은 세포나 조직에서 특정 단백질에 선택적으로 결합하는 항체를 형광물질로 표지한 후 단백질과 반응시켜 그 위치를 관찰할 수 있는 면역형광염색법을 활용했다.

이 시각화기술로 생쥐와 인간 비강 내 미세혈관과 림프관의 3차원 미세지도를 완성하고 단일세포 유전자 분석법을 병행, 비강의 형태학적 구조는 물론 면역 반응에 대한 분자세포적 수준의 특성을 규명하는 데 성공했다.

분석 결과, 일반적인 모세혈관 외에 정맥혈이 순환하는 정맥동 혈관이 비강 내 넓은 범위에 걸쳐 분포하고 있는 것으로 확인됐다.

또 일반적인 림프관의 말단은 둥근 형태지만 뾰족한 형태의 말단을 가진 비전형적인 림프관이 대부분을 차지하는 특수한 분포를 띄고 있는 것도 밝혀졌다.

이 같은 혈관과 림프관의 분포는 외부에서 침입하는 병원균에 대한 면역반응을 효과적으로 수행키 위해 특화된 것으로, 정맥동 혈관에서 면역세포 이동에 중요한 역할을 하는 'VCAM1' 단백질이 특이적으로 발현하고 비전형적 림프관 내에는 다른 장기의 림프관보다 많은 수의 다양한 면역세포들이 이동하는 것도 발견했다.

이어 연구진은 알레르기 비염, 코로나19 등의 실험동물 모델을 이용해 비강 내 혈관 변화에 대한 관찰을 통해 비염에 의해 정맥동 혈관이 위축되고 코로나19에 의해 염증화가 일어나는 것도 규명해 냈다.

특히 나이가 들면서 정맥동 혈관이 비정상적으로 확장되는 것을 관찰해 다양한 병증으로 비강 내 생리기능과 면역기능이 약화된다는 사실도 확인했다.

홍선표 연구위원은 "이번 연구결과는 비강 내 특화된 혈관과 림프관이 활성화되면 바이러스 감염 등에 대한 효과적인 비강면역을 확립할 수 있음을 시사한다"며 "향후 호흡기 감염에 대한 면역반응 연구를 비강에서 인후까지 확장할 계획"이라고 말했다.

코로나19 증상 원인 파악, 비염치료 개선 등 비강면역 연구의 새로운 이정표가 될 이번 연구는 국제학술지 '네이처 심혈관 연구(Nature Cardiovascular Research)'의 표지 논문으로 선정돼 지난 21일(한국시간) 온라인 게재됐다.(논문명:Three-dimensional morphologic and molecular atlases of nasal vasculature)

고규영 단장은 "코로나19 이후 미래에 발생할 수 있는 미지의 감염병에 대한 우려와 호흡기 감염에 대한 관심이 높아졌다"면서 "감염의 표적이 되는 코와 인후에서의 면역반응이 중요하고 특히 이런 면역반응을 조절하는 혈관과 림프관의 작용을 이해하는 것은 감염병 예방과 치료법 연구에 필수적”이라고 밝혔다.


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