Special Study Room
영재공부방
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    난이도 : 초급
    칼 란트슈타이너 : 혈액에 대하여
    글 : 김현진, 배애님 박사(KIST)

혈액의 성분 및 구조

혈액의 양은 사람의 몸무게와 비례한다. 몸무게가 70kg인 사람은 약 5.6L의 혈액을 가지고 있다(혈액80mL /몸무게 1kg). 혈액은 산소, 양분, 노폐물, 항체를 운반하는 기능이 있고, 치과 염증 치료, 균으로부터의 숙주(몸) 방어는 물론, 체온 유지, 수분 조절, 전해질(무기 염류)의 정량 유지 등 항상성 유지 기능도 한다.


<사람 혈액의 구성 성분>

혈액을 원심분리기에 넣어 돌리면 붉은 색깔의 침전물과 투명한 액체로 나뉜다. 이는 전체 혈액의 55%를 차지하는 액체 성분인 혈장(plasma)과 45%에 해당하는 고형 성분인 혈구(blood cell)이다. 혈장은 pH 7.3 ~ 7.4 정도로 중성에 가깝고 옅은 황색으로 90%의 물, 7~8%의 단백질(알부민, 항체글로불린 등 70종의 단백질), 무기염류(칼슘, 마그네슘, 철, 구리, 나트륨, 염소, 칼륨 등), 0.1%의 혈당, 아미노산, 효소, 호르몬, 요소, 요산 등으로 구성되어 있다.


<헤마토그리트를 이용한 혈액 질병 진단>

혈액과 관련된 질병을 간단하게 진단하는 방법으로 혈액 원심분리를 이용한 적혈구 용적율(헤마토크리트. Hg/Hct)이 사용되기도 한다.
< Human Physiology by Lauralee Sherwood 2007 @ Brooks/Cole-Thomson Learning >

사람의 혈액 조성

< Human Physiology by Lauralee Sherwood 2007 @ Brooks/Cole-Thomson Learning >

혈장(plasma)은 혈액 속의 유형 성분을 부유시키는 액체로, 단백질을 비롯하여 다양한 유기물이나 무기물을 용해시킨다. 그 중 가장 양이 많고 중요한 것은 단백질이다. 중요한 단백질로 알부민(albumin)과 글로불린(globulin)이 있는데, 글로불린은 현재 많은 종류가 알려져 있다. 또 혈액 응고 시에 작용하는 피브리노겐(fibrinogen)도 단백질이다. 이들 단백질은 필요에 따라 조직으로 보내지거나 호르몬 등을 결합, 운반하며 면역 물질로서 작용하기도 한다. 그 다음으로 중요한 것은 당이다.

혈당량이라는 것은 혈액 속의 포도당의 양을 가리키며, 정상치는 혈장 100mL 속에 약 80mg인데 식사 후에는 당이 흡수되어 150mg까지 상승하는 경우도 있다. 그러나 이 이상 올라가면 간에서 수용, 글리코겐으로 저장하기 때문에 혈당치가 더 이상 높아지지는 않는다. 혈당치가 약 180mg을 넘으면 소변으로 배출되는 이른바 당뇨가 된다. 혈장 속에는 포도당 외에도 약간의 당이 들어 있다. 대부분의 무기질은 이온 상태로 혈장 속에 녹아 있는데, Na+,Cl-,HCO3-,Ca2+,K+,Mg2+외에 인과 황이 여러 가지 화합물 형태로 들어 있다. 이들은 대부분 신체 생명 현상에 필수적인 화학 반응에 관계하며, 이들 이온의 혈장 내 농도는 신장에 의해 엄중하게 관리된다.

혈구(blood cell)는 적혈구, 백혈구, 혈소판으로 구성되어 있으며, 척추, 늑골, 흉골, 골반, 대퇴부, 팔다리뼈와 같은 뼈의 골수(bone marrow)에서 만들어진다. 처음 만들어질 때에는 핵이지만 점차 핵이 없어지고 대신 헤모글로빈(Hb, hemoglobin)이 들어차 다량의 산소를 운반할 수 있게 된다.

적혈구(RBC, red blood cell)는 혈장 속에서 지름이 약8.5㎛, 두께가 약 2.4㎛이고, 혈액 1mL 속에 여성은 약 450만개, 남성은 약 540만개 정도가 들어있다. 적혈구는 양면의 중앙부가 오목한 도넛 모양을 하고 있어 좁은 모세혈관을 비교적 쉽게 통과할 수 있다. 사람의 경우 다른 포유류와 마찬가지로 핵이 소실되어 있는데 헤모글로빈이 핵의 자리를 차지하게 된 것은 분명 진화학적 관점에서 발전적인 방향으로 적응한 것으로 볼 수 있다. 그러나 헤모글로빈은 일산화탄소(CO) 와의 결합력이 산소(O2)보다 200배나 강하기 때문에 산소가 많이 있는 곳이라도 일산화탄소가 조금만 있으면 그것과 쉽게 결합해버린다. 특히 연탄이나 기름 난로를 피울 때 가스 중독을 일으킬 수 있다. 적혈구는 헤모글로빈이라는 혈색소를 가지고 있어 붉은색을 띄는데, 더 정확히 말해서 헤모글로빈 속의 철이 산화되어 생긴 산화철의 색 때문이다. 적혈구를 건조시켜 그 조성을 관찰해 보면 95%가 헤모글로빈이고 나머지는 세포질과 효소로 이루어진다. 헤모글로빈은 철을 함유한 헴이라는 색소가 글로빈이라는 단백질과 결합된 복합 단백질로, 헴과 글로빈의 비율은 4:96 정도이다. 대부분의 산소와 40% 이상의 이산화탄소를 적혈구가 운반하는데, 이는 모두 헴이 철이 있는 위치에 결합하여 운반된다. 1분자의 헤모글로빈은 철 원자 4개를 함유하고 있으며, 철 원자 1개는 산소 분자 1개와 결합할 수 있기 때문에 1분자의 헤모글로빈은 4분자의 산소를 운반할 수 있게 된다. 한 가지 흥미로운 사실은 적혈구가 우리 몸에서 산소를 먹지 않는 유일한 세포라는 것이다. 세포가 산소를 이용하려면 미토콘드리아를 가지고 있어야 하는데, 적혈구는 이 미토콘드리아를 함유하고 있지 않다. 적혈구 자신이 가지고 다니는 생명처럼 소중한 산소를 자신들은 조금도 사용하지 않고 산소가 필요한 조직으로 성실하게 운반해 주는 매우 고마운 세포들인 것이다. 산소를 먹는 세포들은 포도당 1분자로부터 세포내의 에너지인 ATP를 36개나 만들어 내지만, 산소를 먹고 살지 않는 적혈구는 anaerobic glycolysis에 의해 겨우 2개의 ATP만을 얻을 수 있다.


<헤모글로빈의 구조>

< Human Physiology by Lauralee Sherwood 2007 @ Brooks/Cole-Thomson Learning >

심장을 떠난 적혈구가 조직에 산소를 전달해 주고 다시 심장으로 돌아오는 데 걸리는 시간은 불과 23초라고 한다. 이렇게 쉴 새 없이 바쁘게 일하고 있는 적혈구는 120일 동안 산소와 이산화탄소를 운반하고 간이나 지라에서 파괴되는데, 1초에 200만개씩 파괴되고 또 그만큼 새로이 만들어진다. 파괴된 적혈구는 대소변의 색을 결정하는 담즙색소인 빌리루빈(bilirubin)과 철로 분해되며, 이 철은 거의 모두 재흡수되어 헤모글로빈의 재생에 사용된다.


얀 수밤메르담의〈호흡기 해부학 논고 Tractatus physico-anatomico-medicus de respiratione usuque pulmonum〉의 권두삽화. <출처/저작권Photos.com/Jupiterimages>

이러한 적혈구를 발견한 최초의 과학자는 네덜란드의 생물학자 얀 수밤메르담(Jan Swammerdam)으로, 그는 1658년에 고 현미경으로 개구리 피를 이용해 적혈구 연구에 힘을 쏟았다.

 

백혈구(WBC, white blood cell)는 앞서 살펴 본 바와 같이, 혈액을 원심분리할 때 혈장층과 적혈구층 사이에 흰색의 층을 형성하며, 이 층의 색이 희기 때문에 붙여진 이름이다. 백혈구는 그 형태와 크기, 과립의 모양, 핵의 모양에 따라 크게 과립성 백혈구(granulocyte)와 무과립성 백혈구(agranulocyte)로 나뉜다.


<출처. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Hematopoiesis_simple.svg>

과립성 백혈구에는 호산구(eosinophil), 호염기구(basophil), 호중구(neutrophil)가 있으며, 무과립성 백혈구에는 림프구( lymphocyte)와 단핵구(monocyte)가 있다. 백혈구는 1mL당 6000개 정도가 정상이며, 크기는 8 ~ 15㎛로 적혈구의 약 2배 크기인데, 적혈구가 핵이 없는 반면 백혈구는 여러 개의 핵을 가지는 다핵성을 특징으로 한다. 아메바운동을 하는 백혈구는 세포 속의 리소좀(lysosome)에 들어 있는 가수분해효소와 단백질분해효소, 과산화수소를 이용해 병원균을 죽이는 식균작용을 한다. 또 백혈구는 적혈구와 같이 골수에서 만들어지고 간과 지라에서 파괴되는데, 어떤 것은 겨우 몇 시간 활동하다가 죽는가 하면 어떤 것은 몇 개월까지 생존하기도 한다. 다양한 백혈구 세포의 종류와 중요한 기능을 정리해 보면 다음과 같다.

한편, 골수나 림프샘에서 너무 많은 미성숙 백혈구가 생기는 경우 이를 혈액종양의 일종인 백혈병(leukemia)이라 이른다.


<출처. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Hematopoiesis_simple.svg>

제대로 성숙하지 못한 백혈구가 대량으로 혈액 속에 존재하므로 정상적인 혈구 세포의 수는 극히 적어지게 되어 면역기능은 물론 산소 운반이나 영양 공급과 같은 기본적인 혈액의 기능을 수행할 수 없게 된다. 또한 비정상적인 백혈구는 자가 면역 질환과 유사한 반응을 일으켜 정상 조직을 파괴하기도 한다. 이 병이 심할 때는 골수 이식 수술을 받아야 한다. 이는 골수 속의 암조직을 방사선으로 모두 죽이고 성한 사람의 골수를 소량 주사하는 수술로, 성한 사람의 골수 세포를 환자의 정맥에 넣어주면 이들 골수세포들은 피를 타고 뼈까지 찾아 들어가 방사선으로 폐허가 된 곳에서 다시 세포분열을 하고 살아간다.

혈소판(blood platelet)은 크기 2 ~ 4μm에 핵이 없는 부정형 상태로 존재하며 1mL에 40여만 개가 들어있는데, 골수의 거핵세포의 세포질 일부가 찢어져 혈액으로 만들어진 것이다. 혈소판은 혈액응고에 중요한 역할을 하는 고형 성분의 하나로, 세로토닌(serotonin), 히스타민(histamine), 트롬보프라스틴(thromboplastin)과 같은 혈액응고 인자를 가지고 있다. 혈소판은 90일 정도 활동하다가 간, 지라, 허파에서 파괴된다.

혈액응고


<출처. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Thrombocyteaggregation.jpg>
<자료 참조. 인체기행-권오길 교수와 함께 떠나는 인체 탐방-권오길/지성사/2006>
<자료 참조. 생리학 (제5판), Lauralee Sherwood /라이프사이언스/2005>

몸에 상처가 나면 출혈이 있지만 복잡한 기전을 거쳐 피가 응고되어 상처 구멍을 막는다. 이렇게 외부적으로는 피가 응고되는 반면 몸 안에서는 피가 응고되지 않도록 하는 중요한 작업이 동시에 일어나고 있다. 피는 몸 밖에서는 응고되어야 하지만, 몸 안에서는 응고되지 않아야 하는 이중성을 가지고 있는 셈이다.


< Human Physiology by Lauralee Sherwood 2007 @ Brooks/Cole-Thomson Learning > <출처. Ms. Jensen’s Science Webpage, http://msjensensblog.wordpress.com/biology-12/>

지혈과정은 다음과 같다.

먼저 출혈이 일어나면 1) 혈관 수축이 일어나게 된다. 초기에 혈관이 수축되어 손상된 부위로 혈액이 흐르는 것을 막지만 이 정도로 지혈이 되는 경우는 매우 드물다.

다음으로 2) 혈소판의 부착 및 응집 과정이 일어난다. 혈관벽이 손상 받으면 내피 밑층이 노출되고, 혈소판의 GPIb/IX 복합체와 내피밑층의 vWF가 결합하여 혈소판이 혈관의 아교질(collagen)에 부착된다. 혈관에 달라붙은 혈소판은 활성화되어 여러 물질(ADP, 칼슘, 세로토닌, fibrinogen)을 분비하고 이들 주변의 혈소판을 결합시켜 혈소판마개(platelet plug)를 형성한다.

마지막으로 3)응집된 혈소판에 피브린(fibrin)이 엉기면서 혈전을 형성하는 과정이 있다. 혈관벽이 손상을 받아 혈관 내피세포의 조직인자(TF, tissue factor)가 발현되면 혈액 내의 VII인자와 급속히 결합하여 혈액응고 인자(cofactor XII, XI, IX, VII, X, …)의 활성화가 시작되고 결국 섬유소원(fibrinogen)이 섬유소(fibrin)를 활성화되도록 한다. 마침내 혈소판 마개(platelet plug)와 섬유소가 엉겨붙어 지혈마개(hemostatic plug)가 형성되어 완전한 지혈이 이루어진다.

이렇게 혈액과 조직 내에서 50종 이상의 혈액 응고에 관여하는 물질이 발견되었다. 혈액 내에서 혈액 응고에 관여하는 것을 전응고물질(procoagulants)이라고 하며 혈액응고를 방지하는 것을 항응고물질(anticoagulants)이라고 한다. 혈액과 조직 내에는 이 두 가지의 상반된 물질군이 항상 평형을 이루고 있으며 보통은 항응고물질이 우세하여 응고가 일어나지 않도록 하지만 혈관이 손상을 받으면 이 부위의 전응고물질(procoagulants)이 활성화되어 항응고물질의 작용보다 우세해지면서 혈액이 응고된다.

이제 혈액응고 반응에 대해 좀 더 자세히 알아보자.


< Human Physiology by Lauralee Sherwood 2007 @ Brooks/Cole-Thomson Learning >

1. 혈관이나 혈액이 손상 받으면 프로트롬빈 활성제(prothrombin activator)라고 불리는 복합물질이 형성된다.

2. 프로트롬빈 활성제는 프로트롬빈을 트롬빈(thrombin)으로 변하도록 촉매작용을 한다.

3. 트롬빈(Thrombin)은 섬유소원(fibrinogen)을 섬유소사(fibrin thread)로 변화시켜 혈소판이나 혈액세포 및 혈장을 둘러싸는 혈병(blood clot)을 형성한다.

프로트롬빈(Prothrombin) –> 트롬빈(thrombin)

프로트롬빈은 매우 불안정하여 트롬빈 등의 작은 분자로 쉽게 쪼개진다. 프로트롬빈은 간장에서 주로 형성되어 인체 내에서 끊임없이 응고기전으로 소실된다. 간장에서 프로트롬빈을 형성하기 위해서는 비타민 K가 필요한데, 간장기능이 나쁘거나 비타민 K가 부족한 경우 프로트롬빈 형성에 지장을 받아 출혈성 경향이 나타나게 된다.

혈관이나 혈액 내 특별한 활성물질이 손상을 받으면 프로트롬빈 활성제(prothrombin activator)가 형성된다. 이 활성제는 프로트롬빈을 트롬빈으로 변환시키고 트롬빈은 피브리노겐을 피브린으로 변환시킨다. 그 다음 이 피브린 단량체를 중합체(polymer)로 만들어 피브린사(fibrin thread)를 형성하여 혈소판과 혈구를 둘러싸는 혈병을 형성한다. 이 혈병을 형성하는 데 약 10 – 15초가 소요되며 혈병을 형성하는 데 소요되는 시간은 주로 프로트롬빈 활성제의 형성과 관계가 있다고 한다.

피브린노겐(fibrinogen) –> 피브린(fibrin)

피브리노겐은 분자량이 많은 단백으로(M.W=340,000) 프로트롬빈과 마찬가지로 간장에서 형성되기 때문에 간장 질환이 있는 환자들에게는 피브리노겐의 혈중 농도가 낮아 출혈성 경향이 나타난다. 트롬빈은 단백분해를 할 수 있는 단백 효소로, 피브리노겐 분자에 부착된 4개의 저분자량 펩타이드를 제거함으로써 피브린 단량체(monomer)를 형성한다. 이 피브린 단량체는 자발적으로 수초 이내에 중합체(polymer)를 형성하여 긴 피브린사를 형성하고 피브린사는 그물모양의 혈병 망상체(clot reticulum)를 형성한다.

피브린 단량체가 중합체로 전환되는 초기에는 결합이 약한 수소의 비공유결합(non-covalent)으로 이루어지지만 수초가 지나면 조직이나 혈소판 등이 합세하고 특히 피브린 자체에서 피브린 안정인자(fibrin stabilizing factor)를 활성화하여 피브린 단량체 사이를 공유결합하게 하고 피브린사를 교차결합(cross-link)하여 단단한 혈병을 형성한다.

 

혈병수축

혈청: 혈병이 형성된 후 몇 분이 지나면 혈병에서 약 20 – 60분간 계속해서 액체가 나오는데, 이 액체를 혈청이라 한다. 혈청은 피브리노겐과 응고인자가 극히 적거나 없기 때문에 응고되지 않는다. 혈병수축에 혈소판이 매우 중요한 작용을 하는데, 피브린사들에 혈소판이 쉽게 달라붙는다. 특히 전응고물질(procoagulants) 중의 하나인 피브린안정인자를 유리하여 피브린사들을 교차결합시킴으로써 혈병이 수축하도록 한다. 그리고 혈소판에 있는 thrombosthenin, actin, myosin 분자들을 활성화하여 혈병을 더욱 수축시킨다.

이 외에도 트롬빈과 세포내의 미토콘드리아나 소포체(endoplasmin reticulum), 골기체 등에 많이 함유된 Ca 이온이 혈병수축을 유도한다. 혈병수축이 일어나면 손상된 혈관의 가장자리를 끌어당겨 지혈을 돕고 혈병이 형성되면 이 혈병이 주위의 응고현상을 부추겨 더 많은 혈병이 형성되도록 한다. 이 기전에서 가장 중요한 것이 트롬빈의 작용인데, 이 트롬빈의 단백분해 작용으로 피브리노겐뿐 아니라 다른 혈액응고인자를 활성화하여 응고작용을 지속시킨다. 따라서 혈관 내 혈전이 일어나기 시작하는 환자는 혈류장애 뿐 아니라 혈액응고가 지속되기 때문에 조기 치료가 반드시 필요하다.

혈액응고의 시작

혈액응고의 시작은 이미 설명하였듯이 프로트롬빈이 트롬빈으로 변환되면서 응고가 일어나기 시작하는데 이에 대한 기전은 매우 복잡하다. 손상된 혈관과 주위조직, 혈액 그리고 손상된 혈관의 내피세포와 내피세포 밖의 콜라겐이나 다른 조직들에 혈액이 노출되면 바로 프로트롬빈 활성 복합체(prothrombin activator complex)가 형성되어 프로트롬빈을 트롬빈으로 변환시키게 된다. 프로트롬빈 활성 복합체(prothrombin activator complex)는 2가지 기본적인 방법으로 형성된다.

외인성 경로 (extrinsic pathway) : 혈관벽이나 주위조직의 손상으로 시작.

내인성 경로 (intrinsic pathway) : 혈액자체에서 시작.


< Human Physiology by Lauralee Sherwood 2007 @ Brooks/Cole-Thomson Learning >

 

혈액 응고의 외인성 경로

혈관이나 혈관 밖 조직에 손상이 오면 프로트롬빈 활성제가 형성되기 시작하여 다음의 3가지 단계로 응고과정이 일어난다.

1) 조직 트롬보플라스틴(thromboplastin)의 형성

조직에 손상이 오면 세포막의 인지질(phospholipid)과 단백분해효소로 작용하는 당단백을 비롯한 지방단백 복합체 등의 물질인 트롬보플라스틴 복합체가 만들어진다.

2) 제10인자(factor X)를 활성화된 제10인자로 변환

조직 트롬보플라스틴인 지방단백 복합체가 제7인자와 결합하며 조직 인지질과 칼슘이온의 효소작용으로 제10인자를 활성화된 제10인자로 변환한다.

3) 활성화된 제10인자가 프로트롬빈활성제를 형성

활성화된 제10인자는 조직트롬보플라스틴이나 혈소판에서 유리된 인지질과 결합하고 제5인자와 함께 프로트롬빈 활성제를 형성한다. 이 프로트롬빈 활성제는 프로트롬빈을 트롬빈으로 변환하여 응고작용을 촉발시킨다. 제5인자는 처음에는 활성화되지 않은 상태로 존재하다가 트롬빈이 형성되면 그로인해 활성화된다.

혈액응고의 내인성 경로

프로트롬빈 활성제 형성을 일으키는 두 번째 기전은 혈액이 손상을 받거나 손상된 혈관벽의 콜라겐에 노출되면 그림 같이 폭포처럼 연속반응이 일어난다.

1) 제12인자의 활성화와 혈소판 인지질의 유리

혈액이 손상을 받거나 혈관벽의 콜라겐에 노출되면 혈액 내의 중요한 제12인자와 혈소판에 변화를 일으켜 제12인자가 단백분해효소인 활성화된 제12인자(activated XII)로 변환된다. 동시에 혈액손상이 일어나면 혈소판이 손상되므로 혈소판 제3인자(platelet factor 3)로 불리는 지방단백을 포함하는 인지질을 유리하여 응고가 시작된다.

2) 제11인자의 활성화

활성 제12인자는 효소작용으로 제11인자를 활성화시킨다. 이 반응에는 HMW kinogen과 prekallikrein이 필요하다.

3) 활성 제11인자에 의한 제9인자의 활성화

활성 제11인자는 효소반응으로 제9인자를 활성화시킨다.

4) 제10인자의 활성화

활성 제9인자는 활성 제8인자, 혈소판 인지질과 손상된 혈소판에서 유리된 제3인자와 함께 제10인자를 활성화시킨다.

5) 활성 제10인자의 프로트롬빈 활성제의 형성

이 과정은 외적 응고경로와 같이 활성 제10인자는 제5인자와 결합하고 혈소판이나 조직 인지질복합물인 프로트롬빈 활성제를 형성한다. 그 다음 이 프로트롬빈 활성제가 프로트롬빈을 트롬빈으로 변환시킨다.

 

혈액응고 기전에서 칼슘이온의 역할

내적 응고경로의 처음 두 활성반응을 제외하면 모든 응고인자 활성에 칼슘이온이 매우 중요한 역할을 한다. 칼슘이온이 없으면 혈액이 응고되지 않기 때문인데, 인체 내에는 충분한 양의 칼슘이온이 존재하기 때문에 혈액응고기전에 영향을 줄 만큼의 칼슘이온 결핍현상은 일어나지 않는다. 그러나 혈액을 체외로 분리하는 경우, 예를 들어 수혈을 위해 헌혈을 받는 경우 칼슘이온을 제거하거나 침전시키면 응고되지 않는다. 헌혈 받는 경우 혈액백(blood bag)에 구연산 이온(citrate ion)이 들어 있어서 칼슘이온을 탈이온화해 혈액이 응고되지 않도록 한다.

 

헤파린(heparin)

헤파린은 매우 강력한 항응고제로 인체 혈액 내에 극히 적은 양이 존재하지만 정상 상태에서는 충분한 항응고작용을 한다. 헤파린 분자는 매우 강한 음전기를 띤 복합다당질로, 그 자체로 항응고작용이 거의 없으나 항트롬빈 III와 결합하면 수백 – 수천 배 이상의 항응고작용을 한다.


  • 출처. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Heparin_Sodium_sample.jpg

  • 출처. http://www.greenfish.co.kr/shop/view.htm?uid=606215

헤파린과 항트롬빈의 결합은 트롬빈을 순환계에서 제거하는 역할을 하며 그 외에 활성화된 응고인자 XII, XI, IX, X인자를 제거하여 응고가 일어나지 않도록 한다. 대부분의 심장수술, 혈관수술에 헤파린을 사용하며 혈전증에 의한 급성 및 만성 혈관폐쇄질환에 일차적으로 사용하는 매우 중요한 약물이다. 헤파린은 체내의 비만세포(mast cell)와 호염기세포(basophilic cell)에서 만들어져 혈관 내 항응고작용을 한다. 이 비만세포는 주로 폐나 간장의 모세혈관 주위에 많은데 이유는 폐나 간장에는 이물질이 많이 들어와 응고작용이 수시로 일어나기 때문이다.

이 현상은 거머리나 모기의 입장에서 보면 매우 유리한 생존 전략 중의 하나이다. 일단 깨문 후에 이 물질을 약간 분비해 두면 숙주의 피가 굳지 않고 계속 흘러나오므로 흡혈이 매우 쉬워지는 것이다. 모기, 흡혈박쥐 등 다른 동물의 피를 빨아 먹는 동물의 침샘에는 모두 이러한 항응고 물질이 들어 있다.

 

혈전증과 색전증

혈관내에서 비정상적으로 혈액이 응고되는 현상을 혈전증(thrombosis, 응고된 혈액은 혈전 – thrombin)이라하며 이 혈병이 그 위치에서 떨어져 다른 곳으로 이동한 것을 색전(emboli)이라하고 이 색전에 의해 혈관이 막힌 상태를 색전증(embolism)이라 한다. 좌측 심장, 즉 좌심방이나 좌심실에서 혈전이 발생되어 혈전이 떨어져 나가면 결국 뇌(약 75%가 뇌동맥으로 감), 신동맥 또는 사지 동맥으로 이동해 색전증을 유발하여 심각한 조직손상이 일어난다.

그러나 정맥계에서 발생된 혈전이 떨어져나가 색전이 되는 경우 우심방, 우심실을 거쳐 폐로 들어가기 때문에 작은 크기의 색전은 큰 문제를 일으키지 않으나 많은 양의 혈전이 폐로 들어가 한쪽 폐동맥이나 양측 폐동맥이 폐쇄되면 폐색전증을 일으켜 객혈(hemoptysis), 심한 호흡곤란 등으로 사망하는 경우가 있다.

 

<자료 참조. 흉부외과 Dr.Cho의 심장수술 가이드 /http://heartguide.tistory.com/entry/항응고-요법-혈액-응고기전의-이해>

<자료 참조. 세브란스 심장혈관병원/http://sev.iseverance.com/heart/healthinfo/education/>

<자료 참조. 생리학 (제5판), Lauralee Sherwood /라이프사이언스/2005>

3) 혈액과 관련된 다양한 질병

빈혈(Anemia)

누워 있다가 갑자기 일어나는 경우 머리가 어지러워진다면 쉽게 의심할 수 있는 원인으로는 빈혈과 저혈압을 들 수가 있다. 빈혈은 피가 부족하여 발생하는 현상이고, 저혈압은 실제로는 피가 부족하지는 않지만 피가 부족한 것처럼 느껴져서 생기는 현상이다. 자세를 바꿀 때 중력에 의해 혈액이 하반신으로 모이는데, 정상적이라면 신경 반사기구에 의해 혈압이 유지되지만 신경 반사 기구에 이상이 생겨 뇌로 가는 혈액이 부족하면 기립성 저혈압이 발생하기도 한다. 이때 저혈압으로 인한 어지러움을 느끼게 되고, 산소 공급 기능에 장애가 생겨 조직 세포에 충분한 산소를 공급하지 못하는 경우를 빈혈이라 한다.

빈혈은 적혈구가 담당하는 산소공급기능에 장애가 생겨 조직과 세포에서 요구하는 만큼 산소를 공급해 주지 못함으로써 저산소증을 초래하는 경우를 가리킨다. 한자로는 貧血이라 쓰니 피가 부족하다는 뜻이 되지만, 의학에서는 피 전체가 부족한 것이 아니라 피에 포함된 수많은 성분 중에서 적혈구가 부족한 경우 또는 적혈구가 부족하지 않더라도 산소공급기능에 문제가 생긴 경우를 말한다. 피에는 적혈구∙백혈구∙혈소판 등의 세포성분 외에 다양한 기능을 담당하는 단백질을 비롯해 수많은 물질이 포함되어 있으며 기능 또한 아주 다양하다. 피에 문제가 생겼을 때 가장 신속히 나타나는 이상이 산소운반 기능이므로 이 기능을 제대로 못하는 경우 피 전체에 문제가 생긴 것처럼 빈혈이라는 용어를 사용하게 되었다.

고무줄로 팔을 감으면 팔 아랫부분(손이 있는 방향) 혈관이 울퉁불퉁 솟아오르면서 피부색이 파란색으로 변해가는 것을 볼 수 있다. 이것이 바로 혈관이 막힘으로써 동맥으로부터 산소공급을 받지 못한 부위에서 나타나는 산소부족현상을 보여주는 것이다. 쉽게 말해서 혈관 아랫부분이 썩어 들어가는 것이다.

빈혈의 원인이 다양하기는 하지만 일반적으로는 적혈구 내에 존재하는 헤모글로빈 양이 정상보다 훨씬 떨어져 있는 경우를 가리킨다. 따라서 헤모글로빈 양을 측정하여 빈혈인지 아닌지를 구분하게 되는데 성별∙나이∙임신 여부에 따라 그 진단기준이 다르다. 정상적인 헤모글로빈 수치는 보통 15mg/dL 정도이다. 세계보건기구(world health organization, WHO)의 진단기준은 6개월에서 6세까지의 어린이나 임산부의 경우 11mg/dL 이하, 임신을 하지 않은 여성과 6-15세 사이의 청소년들은 12mg/dL 이하, 15세 이상의 남성은 13mg/dL 이하인 경우를 빈혈이라 진단한다.

빈혈의 원인은 매우 다양하므로 원인에 따라 분류하면 종류가 많아진다. 그러나 적혈구의 크기와 염색 시 어떻게 보이는가에 따라 분류하면 다음의 세 가지로 구분할 수 있다.


< 출처. 국가건강정보포털/ http://health.mw.go.kr/HealthPromotionArea/HealthInfo/View.do?idx=2250&subIdx=4&searchCate=&searchType=&searchKey=&pageNo=>

1) 적혈구의 크기와 염색 시 색소가 정상적으로 나타나는 경우: 일반적인 경우 해당한다.

2) 적혈구의 크기가 작아지고 염색 시 색소가 감소되어 나타나는 경우: 철 결핍성 빈혈이 대표적이다.

3) 적혈구의 크기가 커지고, 염색 시 색소가 정상적으로 나타나는 경우: 거대 적아구성 빈혈이 대표적이다.

빈혈은 눈동자 주위나 손톱을 통해서 쉽게 진단할 수 있다.


[신묘년 맞이 토끼 이야기] 토끼눈은 왜 빨갈까, 모든 토끼눈이 빨갛지는 않아요| 눈앤아이>

토끼눈이 빨갛게 보이는 것은 눈동자 흰 부위에 핏줄이 잘 발달되어 있기 때문이다. 사람도 평소에는 붉은 색이 보이지만, 빈혈이 있으면 하얗게 보인다.

빈혈이 심한 경우에는 산소공급 부족에 의해 의식을 잃을 수 있고 사고에 의해 출혈이 생기면 산소운반을 담당해야 할 적혈구가 몸 밖으로 빠져나가 빈혈이 발생할 수 있다. 출혈이 생긴 환자가 응급실에 도착하면 의사는 빈혈이 얼마나 심한지(적혈구 손실이 얼마나 심한지)를 확인하기 위해 눈동자 주변을 살펴본다. 눈을 자세히 들여다보면 눈동자 주변의 하얀 부위에 핏줄을 볼 수 있는데 눈동자 주변이 하얗게 보인다는 것은 빈혈이 있음을 의미한다. 빈혈이 생기면 혈관 속의 적혈구 양이 감소하여 헤모글로빈에 결합하는 산소의 양도 역시 감소한다. 피가 빨갛게 보이는 것은 산소와 헤모글로빈의 결합이 충분하다는 것을 뜻하고 핏줄이 있는 부분이 빨갛지 않다는 것은 산소가 부족하다는 것을 의미한다. 하지만, 의사가 아닌 일반인이 흰자위를 처음 들여다보고 이 방법으로 빈혈을 판단하기는 쉽지 않다.

다른 방법은 한쪽 엄지손가락으로 다른 쪽 엄지손가락의 손톱 윗부분을 눌렀다가 떼어보는 것이다. 손톱 뿌리부분이 흰색인 것과 다르게 붉은색을 띠는 손톱 윗부분은 손가락으로 누르면 흰색으로 변했다가 손가락을 떼면 금방 원래의 색으로 돌아가야 정상이다. 손가락을 떼고 나서 1초 이내에 원래의 색으로 돌아가지 않고 손톱이 계속해서 흰색으로 남아 있으면 빈혈을 의심할 수 있다.


<출처. https://en.wikipedia.org/wiki/File:Sickle_cell_01.jpg>

또한, 철이 결핍되면 빈혈이 발생한다. 이유는 철이 헤모글로빈의 중심부에 있어 산소와 결합하는 기능을 하기 때문이다. 헤모글로빈은 중심부에 철이 붙어 있어야 정상적으로 산소와 결합할 수 있으며, 필요한 신체부위까지 산소를 운반한 다음 산소를 떨어뜨려 준다. 어떤 이유에서든 철이 결핍된 경우에는 헤모글로빈이 산소와 결합할 수 없으므로 조직과 세포에 산소를 제대로 공급하지 못해 산소결핍증상이 나타나게 된다.

한동안 우리나라에서 발생 환자가 없었던 말라리아는 90년대 중반부터 휴전선 지역을 중심으로 환자 발생이 수시로 보고되고 있다. 다행인 것은 우리나라에서 발생하는 삼일열 또는 사일열 말라리아는 증상이 심하지 않아 생명을 담보로 하지는 않는다는 것이다. 그러나 1999년에 한 연예인이 해외촬영을 다녀오고 나서 말라리아에 걸려 사망한 예에서 볼 수 있듯이 열대열 말라리아는 목숨을 앗아갈 정도로 치명적이다.

말라리아는 모기에 의해 전파되는 질병이므로 모기의 생존이 유리한 아열대와 열대 지역에 만연해 있다. 아마도 인류 역사상 단일 질병으로 가장 많은 인명을 앗아간 질병이 말라리아로 여겨지는데, 유사 이래 수천 년간 말라리아로 고생한 인류는 자신도 모르는 사이에 말라리아를 해결하는 방법을 찾아냈다.

적도지방을 중심으로 널리 퍼져 있는 겸상(낫 모양) 적혈구 빈혈은 동그랗고 납작하며 중간 부분이 오목한 모양을 한 정상적인 적혈구 대신, 낫 모양으로 휘어진 모양의 적혈구를 가지고 있다.

둥근 적혈구가 낫 모양으로 바뀌면 큰 혈관을 지날 때는 별 문제가 없으나 말초에 있는 아주 가는 모세혈관을 지나칠 때는 되돌아 나오는 과정에서 깨지기가 쉽다.
적혈구의 지름은 모세혈관의 굵기와 거의 차이가 없으므로 완충 기능을 발휘하기 어려운 낫 모양을 한 적혈구는 혈관벽에 부딪히면 깨질 가능성이 커진다. 120일이라는 적혈구의 수명을 채우지 못하고 말초에서 깨지게 되면 적혈구의 수가 줄어든 것과 마찬가지이므로 산소운반을 담당할 적혈구가 감소하는 결과를 가져와 빈혈 현상이 나타나게 된다.

겸상 적혈구 빈혈의 원인은 헤모글로빈 구조에 이상이 생긴 것이다. 알파와 베타글로빈 사슬이 각각 두 개씩 모여 네 개가 결합하는 모양을 한 헤모글로빈에서 베타 사슬에 있는 여섯 번째 아미노산이 글루탐산 대신 발린으로 바뀌게 되면 적혈구가 낫 모양으로 바뀌는 것이다. 베타 사슬 두 개 모두 이상이 생기면 목숨을 잃을 정도로 심한 증상이 유발되지만, 베타 사슬 한 개는 정상이고 다른 하나에만 이상이 생기면 적혈구가 낫 모양으로 변해도 증상이 그다지 심하지 않은 빈혈이 유발된다.


  • 겸상 적혈구 빈혈증 분포

  • 말라리아 발생지역 분포

말라리아 유충은 적혈구에 기생하므로 이와 같은 적혈구를 지닌 사람이 말라리아에 걸린다 해도 말초에서 적혈구가 깨지기 쉬우므로 말라리아 유충이 충분히 자라기 전에 죽게 된다. 즉, 심한 말라리아 증상이 나타나기 전에 유충이 사멸함으로써 겸상 적혈구 빈혈보다 더 심각한 질병인 말라리아로부터 보호 받을 수 있다. 그러므로 적도 지방에 널리 퍼져 있는 겸상 적혈구 빈혈은 말라리아로부터 보호하기 위해 인류가 진화시킨 말라리아 해결 방법에 해당하는 것이다.

<출처. 네이버캐스트-인체기행-빈혈/http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=23&contents_id=2166#cbox_module/예병일. 2010-03-01>

 

혈우병(Hemophilia)


<출처. https://en.wikipedia.org/wiki/File:XlinkRecessive.jpg >

혈우병은 love of blood(hemo = blood, phil = love)라는 어원을 가진 병이다. 혈우병 A는 제8혈액응고인자가, 혈우병 B는 제9혈액응고인자가 유전적으로 결핍되어 생긴다. 혈액응고 인자가 결핍되면 혈액응고 기전에 장애가 생겨 출혈 시 지혈이 잘 되지 않는다.

다음 그림과 같이 혈우병을 유발하는 유전자는 X 염색체에 존재하며 X 염색체 열성으로 유전된다. 여자는 X 염색체가 2개이므로 혈우병 유전자를 한 쪽 부모로부터만 받으면 나머지 X 염색체가 제 기능을 하므로 혈우병에는 걸리지 않고 다만 혈우병 유전자를 보유하게만 된다. 그러나 남자는 X 염색체가 1개이므로 한쪽 부모로부터 혈우병 유전자를 물려받으면 100% 혈우병에 걸린다. 아빠가 정상이고 엄마가 보유자인 경우 남자 아들은 50%의 확률로 혈우병에 걸릴 수 있다.

혈우병에 대한 일화

19세기를 풍미했던 영국여왕 빅토리아는 혈우병 유전자 보유자였다. 9명의 자녀 중 아들 레오폴드는 혈우병으로 31세에 사망했고 딸인 앨리스와 베아트리체는 보유자가 되어 결국 프러시아, 러시아 및 스페인 왕가에 혈우병 유전자를 전파해 많은 왕자들이 어린 나이에 죽게 되는 비극이 생긴 일화는 유명하다


  • 출처. https://en.wikipedia.org/wiki
    /File:The_Young_Queen_Victoria.jpg

  • 출처. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Haemophilia_family_tree.GIF

불행히도 혈우병의 근본적인 치료법은 현재까지 발견되지 않은 상태다. 혈우병은 단일 유전자 질환으로 유전자 치료의 좋은 후보가 될 수 있지만 현재까지 시행했던 임상연구들은 모두 수개월간의 효과만을 입증했을 뿐이다. 말기 간경변이나 혹은 간암을 앓는 혈우병 환자들에게 간 이식을 시행하여 혈우병을 완치한 보고가 전 세계적으로 20여건이 있다. 그러나 간이식 수술 자체의 복잡성, 이식 후 따르는 부작용 및 삶의 질 저하 등을 고려할 때 혈우병의 완치만을 위해 간이식을 고려할 수는 없는 실정이다.

1970년 초반 일본에서 먹는 응고인자를 개발하려 했지만 응고인자는 기본적으로 단백질이어서 장내에서 흡수가 되기 전에 이미 소화되어 버려 응고인자로서의 활성을 기대할 수 없었다. 현재 혈우병의 주된 치료방법은 응고인자 보충요법(replacement therapy)이다.

 

응고인자 보충요법

응고인자는 혈장유래 응고인자와 유전자재조합 응고인자가 있다. 혈장유래 응고인자는 3,000명 정도의 일반인 혈장에서 필요한 응고인자를 뽑아내 만든 약제이다. 유전자재조합 응고인자는 F8 혹은 F9 유전자를 vector라는 매개체를 이용하여 유전자재조합 기술로 만드는 것이다. 혈장유래 응고인자는 천연의 것이라 응고인자에 대한 항체가 덜 생기는 반면 바이러스 등의 감염 우려가 있다고 알려져 있고 유전자재조합 응고인자는 감염의 우려는 적은 대신 항체 발생의 위험성이 크다고 알려져 있다.


<출처. koate-DVI, http://www.koate-dvi.com/html/patient_treatment.htm>

세계혈우연맹의 공식적인 입장은 두 가지 종류의 응고인자제제 모두 안전 하다는 것이다. 혈장유래 VIII 인자든 유전자재조합 VIII 인자든 상관없이 VIII 인자를 환자 체중 1kg당 1U의 용량을 투여하게 되면 환자의 응고인자 활성도는 대략 30분 내에 2%가 상승한다. 만약 어떤 환자의 응고인자 활성도를 50%로 올리고 싶다면 환자의 체중(kg)×25U를 투여하면 된다. 혈장유래 IX 인자의 경우는 체중 1kg당 1U 투여 시 1% 활성도가 증가하게 되는 반면 유전자재조합 IX 인자의 경우는 15세 이상 성인은 0.8%, 15세 미만 아동은 0.7% 상승하게 된다.


<출처. healthdailyonline, http://healthdailyonline.com/2011/02/idiopathic-thrombocytopenic-purpura/>

응고인자는 정맥주사를 통해 공급하는데 인자를 공급하는 방식은 출혈이 있을 때만 투여하는 ‘필요시 보충요법’(on-demand)과 주기적으로 인자를 보충하여 자연적인 출혈을 막기 위한 ‘유지요법’(maintenance therapy)이 있다.

‘필요시 보충요법’의 경우 출혈 부위와 정도에 따라, 그리고 응고인자에의 접근성에 따라 권장 투여량이 다르다. 관절 출혈의 경우 출혈이 시작된 지 3시간 내에 응고인자를 투여하게 되면 단 1회의 투여로 80%의 출혈을 막을 수 있다. 따라서 출혈 시 되도록 신속히 응고인자를 정맥 주사하는 것이 필요하다.

‘유지요법’이란 주기적으로 응고인자를 투여하여 인자활성도의 기저치를 1% 이상(혈우병성 관절병증이 있는 경우 3%)으로 유지하여 자연출혈을 예방하는 것이다. 이렇게 하면 중증 혈우병 환자를 인위적으로 중등증 환자로 만들 수 있기 때문에 출혈 빈도를 낮추게 된다. 혈우병A 환자에 대한 ‘유지요법’은 1958년, 혈우병B에 대해서는 1972년 스웨덴에서 가장 먼저 시작되었다. 세계보건기구(WHO)와 세계혈우연맹(WFH)은 1995년에 유지요법을 중증 혈우병 환자를 위한 합리적 치료법으로 권장하게 되었다. 그러나 응고인자 활성도가 150% 이상이면 약 25%의 환자에서 정맥 혈전증이 발생하는 부작용이 있다.

<출처. 국가건강정보포털, http://health.mw.go.kr/>

 

혈소판 감소증(Thrombocytopenia)

골수에서 혈소판을 못 만들거나 만들어진 혈소판이 어떤 원인에 의해 소모 또는 파괴되면 혈소판 감소증에 걸리게 된다. 혈소판은 지혈에 중요한 역할을 하므로 혈소판 감소증이 생기면 쉽게 멍이 들고 출혈이 유발된다. 혈소판 감소증의 원인은 여러 가지이다.

1) 혈소판이 항체에 의해 제거되거나(자가면역성 혈소판 감소성 자반증 등)

2) 혈액응고에 의해 소모되거나(파종성 혈관내 응고증 등) 혹은

3) 골수에 병이 생겨 혈소판을 제대로 만들지 못해서(백혈병, 재생불량성 빈혈, 암전이 등) 유발될 수 있다.

골수검사를 시행하면 그 원인을 아는데 도움이 되는데, 혈소판 감소증이 심한 경우에는 혈소판 제제 또는 성분채집, 혈소판의 수혈이 필요하게 된다.

 

백혈병(Leukemia)

백혈구는 우리 몸 안에 침입한 박테리아 또는 바이러스 등을 죽이는 역할을 하므로 우리 몸을 지키는 방위군라고 할 수 있다. 세균이 침입하면 즉각적으로 물리치기 위해 백혈구 수가 증가한다. 그러나 골수에 백혈병 세포가 자라게 되면 정상기능을 하는 백혈구는 물론 적혈구와 혈소판도 제대로 만들어 낼 수 없는 상태가 된다. 이것을 백혈병이라고 하는데 미성숙 백혈구들이 지나치게 증가하고 박테리아에 대한 방어 능력이 없어져 세균 감염 또는 출혈로 사망할 수 있다. 치료가 매우 어려운 병이었으나 최근에는 발전된 항암제 요법 및 골수이식(조혈모세포 이식) 등으로 좋은 치료효과를 기대할 수 있게 되었다.

백혈병 환자들은 생명을 유지하기 위해서 자주 수혈을 받아야 한다. 특히 혈소판 수혈이 더욱 중요한데, 백혈병 환자들은 골수에서 혈소판을 만들 수 없으므로 매일 매일 혈소판 수혈에 의지하며 투병해야 한다. 백혈병 환자들의 소중한 생명을 살리기 위해서는 혈소판 헌혈이 절실히 필요하며, 혈소판 헌혈은 72시간이 지나면 다시 할 수 있을 정도로 부작용 또는 후유증이 전혀 없다.

 

신생아용혈성 질환

 


<출처. http://immunotrends.blogspot.kr/2011/01/hemolytic-disease-of-newborn-hdn.html>

Rh 신생아 용혈성질환 Rh(D) 음성 임신부가 Rh(D) 양성 아기를 가졌을 때 출산 또는 유산 등의 과정을 통해 아기의 적혈구가 엄마의 혈액내로 유입되면 엄마 몸의 면역 반응에 의해 Rh 항체(anti-D)를 가지게 된다(그림참조). 또는 Rh 음성인 사람이 Rh(D) 양성 적혈구를 수혈받은 경우도 마찬가지로 anti-D를 생성하게 된다.

어떤 이유에서건 anti-D를 가진 여성이 Rh(D) 양성 아기를 다시 임신하게 되면 이미 생성되어 있던 엄마의 anti-D가 태반을 넘어가서 아기의 Rh 양성 적혈구를 파괴하여 아기에게 심한 황달, 빈혈 등의 증상을 나타나게 하는 신생아 용혈성 질환(hemolytic disease of the fetal and newborn)을 유발할 수 있다. 따라서 Rh(D) 음성 임신부에게 anti-D가 생성되지 않도록 예방하는 것이 매우 중요하다. 이를 위하여 Rh 면역글로불린을 산전 및 산후에 투여해야 한다.

 

ABO 신생아 용혈성 질환

혈액형이 O형인 임신부가 A형 또는 B형인 아기를 가졌을 때 엄마가 가지고 있던 IgG type의 anti-A, B가 태반을 건너가 아기의 적혈구를 용혈시키는 ABO 신생아 용혈성 질환을 유발할 수 있다. 이 경우는 대개 황달이나 빈혈 증상이 가벼워 특별한 치료를 받지 않아도 되는 경우가 많다.

< 출처. 서울아산병원 , http://bloodbank.amc.seoul.kr/>

라이너스 폴링 : 카를 란트슈타이너와 함께 연구한 면역학


  • <라이너스 폴링이 카를 란트슈나이너에게 보낸 편지들. 1936-05-25> <출처. http://osulibrary.oregonstate.edu/
    specialcollections/coll/pauling/blood/
    people/landsteiner.html>

  • <라이너스 폴링이 카를 란트슈나이너에게 보낸 편지들.1940-07-15><출처. http://osulibrary.oregonstate.edu/
    specialcollections/coll/pauling/blood/
    people/landsteiner.html>

  • 카를 란트슈나이너가 라이너스 폴링에게 보낸 편지들. 1941-06-27> <출처. http://osulibrary.oregonstate.edu/
    specialcollections/coll/pauling/blood/
    people/landsteiner.html>

<출처. © Nobel Media AB 2013> <http://osulibrary.oregonstate.edu/specialcollections/coll/
pauling/blood/video/1986v.9-landsteiner.html>

라이너스 폴링(Linus Pauling)
1901-1994. 이론화학과 화학결합을 연구한 과학자로, 노벨상을 두 번 수상한 유일한 학자이다(단독으로 노벨상을 두 번 수상).

1954년 노벨 화학상 (화학결합의 특징과 이를 이용하여 복합물질 구조를 밝히는데 적용)

1962년 노벨 평화상 (핵이나 수소폭탄 같은 대량 파괴 무기사용에 반대)

라이너스 폴링이 란트슈타이너에 관한 이야기를 한 비디오클립 자막:

1936년 라커펠러 의학연구소에서 강의할 때 수강한 사람 중 한명이 카를 란트슈타이너였다. 그가 바로 1900년대에 혈액형을 발견한 인물이다. 그는 나에게 자신의 연구실에서 얘기를 나눌 것을 청했고 나는 흔쾌히 받아들인 적이 있었다. 그 후 내가 코넬 대학에서 강의할 때, 그는 그 곳 코넬(이티카 소재 코넬)에 일주일간 방문하여 강연을 했었다. 그 강연은 여태까지 들었던 어떤 강연보다도 매우 집중적이고 강렬한 최고의 면역학, 면역화학에 관한 강연이었다.

그는 나에게 면역혈청(antiserum, 동물에게 특정 항원을 주입하여 항체가 형성되게 한 후, 그 혈액에서 항체를 포함하고 있는 혈청을 분리한 것)과 아포단백질(apoprotein, 어떤 한 단백질의 복합체인 전체 구조 중 비단백구조 같은 일부의 구조를 제외한 나머지 일부단백질 부분을 지칭)에 관한 견해를 물어보았다. 그 당시엔 면역학에 관하여 아는 것이 없었으므로 어떤 설명도 해 줄 수 없었다.

그러나 나는 계속해서 그 질문을 생각했고 4년이 지난 후 몇 가지 아이디어가 생겼다. 어떻게 생물학적 물질이 특이성을 가지게 되는가, 즉 효소, 항체, 그리고 스스로 복제 가능한 유전자 등이 가지는 특이성에 관한 일반적인 생각들이었다. 한가지는, 스스로 자신을 복제할 수 있는 분자에 관한 아이디어였고, 다른 하나는 열쇠와 자물쇠 개념의 생물학적 특이성에 관한 아이디어였다. 1940년, 나는 항체의 구조와 혈청학적 반응의 특징에 관한 논문을 발표했다.

<출처. © 2013, Special Collections & Archives Research Center, Oregon State University Libraries>