흉선(흉선)의 생리학
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최근 리뷰 : 06.07.2025
흉선은 오랫동안 내분비기관으로 여겨져 왔지만, 수많은 관찰 결과 특정 호르몬의 공급원이라기보다는 호르몬의 영향을 받는 대상일 가능성이 더 높다는 것이 밝혀졌습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 흉선에서 신체의 면역 과정에 주로 영향을 미치는 여러 활성 물질이 분리되었습니다.
인간의 흉선은 흉골 뒤쪽에 위치하며, 아래에서 대동맥궁에 이릅니다. 흉선은 결합 조직 피막으로 덮인 두 개의 인접한 엽으로 이루어져 있으며, 이 엽에서 중격이 뻗어 나와 흉선을 여러 엽으로 나눕니다. 각 엽에는 피질과 수질이 있습니다. 출생 시 흉선의 질량은 10~15g입니다. 이후 증가하여 사춘기(30~40g)에 최대에 도달한 후 감소합니다(연령에 따른 흉선 퇴화). 여러 급사 사례에서 부검 시 큰 흉선이 발견되었습니다. 이러한 특징과 느슨한("림프") 체형은 오랫동안 특별한 흉선-림프 상태의 존재에 대한 논의를 불러일으켰으며, 이는 신체가 매우 높은 부작용에 취약하게 만드는 것으로 추정됩니다. 현재 흉선-림프 상태는 그다지 중요하게 여겨지지 않으며, 그 존재 자체에 대한 의심조차 제기되고 있습니다. 실제로, 폭력적인 죽음의 경우, 흉선의 크기는 일반적으로 흉선-림프관 상태와 같은 크기입니다. 반면, 악성 중증 근무력증 등에서 발생하는 흉선의 명백한 과형성은 일반적으로 급사로 이어지지 않습니다. 흉선의 생리적 퇴화는 흉선의 특징적인 세포 구성 요소가 점진적으로 사라지고 지방세포와 섬유 조직으로 대체되는 것을 말합니다. 일반적으로 스트레스와 관련된 흉선의 급성 퇴화도 관찰됩니다.
흉선 피질은 작은 림프구와 소수의 세망내피세포로 구성됩니다. 이러한 요소의 비율은 약 100:1입니다. 수질에는 림프구와 호산구를 둘러싼 상피 세포 덩어리인 하살소체가 있습니다. 그러나 수질에서 호산구는 림프구보다 약 20배 적습니다. 호산구는 융모를 가지고 있으며 갑상선 콜로이드와 유사한 PAS 양성 물질을 포함합니다. 전자현미경 연구에서 이 세포에는 거친 소포체, 잘 발달된 층상 복합체(골지체) 및 과립이 있으며, 그 내용물에는 호르몬 활성이 있을 수 있습니다. 흉선의 혈관 벽 구조(즉, 이 기관에 조직혈액 장벽이 있는지 여부)에 대해서는 아직 일치된 의견이 없습니다. 동맥은 흉선 피질만 통과하고, 정맥은 수질을 통과합니다. 세포분열은 흉선 피질의 림프구에서만 거의 독점적으로 발견됩니다.
이 기관의 구조적 특징을 바탕으로, 체내 림프구의 중요한 공급원 역할을 하지만 다른 유사한 구조와는 달리 면역 반응에 직접적으로 관여하지 않는 것으로 여겨집니다. 분비 특성을 지닌 벽 세포를 가진 흉선에 존재하는 낭포성 형성은 이 기관의 내분비 기능을 반영할 수 있습니다.
계통발생과 개체발생에서, 한편으로는 흉선의 출현 및 발달과 다른 한편으로는 신체의 면역 반응성 출현 사이에 명확한 연관성이 추적될 수 있습니다. 따라서 흉선의 주요 역할은 면역 과정의 조절에서 볼 수 있습니다. 이 기관의 림프구 생성 활동은 이 기능과 밀접한 관련이 있습니다. 보조, 억제 및 살해 효과를 가진 다양한 T 림프구 아종 집단의 분화는 흉선에서 발생합니다. 최근 몇 년 동안 흉선의 면역 조절 및 림프구 생성 기능은 체액 인자의 분비로 인해 수행된다는 것이 밝혀졌습니다. 수질의 상피 세포는 분비 활동을 하는 것으로 보입니다. 신체에서 흉선의 역할은 기능이 부족하거나 부재하여 발생하는 병리학적 상태의 예에서 명확하게 드러납니다.
이 표는 임상 증후군의 흉선 활동에 대한 몇 가지 가설적 의존성을 보여주지만, 흉선의 다른 입증된 기능에 대한 증거는 없습니다. 그러나 이러한 형태에서도 흉선의 생리 활동의 다양성과 중요성을 알 수 있습니다.
흉선의 기능과 그 기능 장애로 인한 증후군
기능 |
증후군 |
면역역량 개발 면역역량 회복 면역역량 유지 말초 림프계의 조절 골수자극인자 생성 저혈당인자 생성 투과성 인자 생산 신경근 전달 억제 인자 생성 |
면역결핍증후군 자가면역질환 신생물 림프구 증식 흉선종, 적혈구 무형성을 동반한 무감마글로불린혈증 백혈병의 저혈당증 지연성 과민증 악성 중증 근무력증 |
동물(특히 설치류)의 신생아 흉선절제술은 소위 소모성 증후군(Wasting syndrome)을 유발합니다. 소모성 증후군은 성장 지연, 림프 조직 고갈, 저감마글로불린혈증, 탈모를 동반한 피부 이영양증, 피하 지방 조직 위축, 그리고 결국 조기 사망을 초래합니다. 이 증후군의 순수한 면역학적 원인 외에도, 일부 흉선 인자와 뇌하수체의 체성자극 기능 간의 상호작용 장애가 발생에 영향을 미칠 수 있습니다. 근친 교배로 태어난 선천적 흉선 결손(돌연변이 무흉선증)을 가진 돌연변이 설치류 계통에서도 유사한 변화가 나타납니다. 이러한 동물은 T 림프구가 완전히 결핍될 수 있으며, 세포 매개 면역이 발현되지 않고, 해당 종의 정상 개체보다 훨씬 일찍 사망합니다. 인간의 선천적 흉선 저형성증 및 무형성증은 전신 림프구 고갈과 말초 림프 구조의 비대를 특징으로 합니다. 면역글로불린과 세포 면역의 합성이 억제됩니다. 이러한 병리를 가진 소아는 일반적으로 1년까지 생존하지 못합니다. 정상적인 흉선 제제(티모신)로 환자를 치료하면 상태가 호전되고, 혈중 T 림프구 수가 증가합니다.
성인에서 흉선 제거의 결과는 훨씬 덜 명확하며, 그러한 결과는 상당히 오랜 시간이 지난 후에야 나타납니다. 수술받은 생쥐에서는 "이식편 대 숙주 반응"이 감소합니다. 이러한 상황에서 면역 결핍은 장수명 면역 세포 집단의 회복 속도가 느려지는 것으로만 관찰할 수 있으며, 이러한 감소는 예를 들어 X선 조사에 의해 감소합니다.
신체 조직 항원에 대한 항체가 혈액에 나타나는 여러 자가면역 질환은 흉선에서 생성되는 인자와 관련이 있습니다. 이러한 질환 중 흉선의 현저한 변화(자가면역 흉선염)를 동반하는 악성 중증 근무력증이 가장 주목을 받고 있습니다. 정상 흉선에서 신경 자극이 근육 세포로 전달되는 속도를 늦추는 인자(티민)가 분리되었습니다. 이 인자의 과분비는 악성 중증 근무력증 발생의 원인으로 추정됩니다. 또한, 흉선 인자(또는 그 결핍)는 면역 세포에 영향을 미쳐 아세틸콜린 수용체 및 근육 세포의 다른 항원에 대한 "클론 억제" 림프구 항체 생성을 촉진할 수 있습니다.
흉선의 호르몬 활동을 나타내는 다른 자료들도 있습니다. 연령에 따른 흉선 크기의 역학은 오랫동안 흉선이 신체 성장 조절에 관여함을 시사해 왔습니다. 그러나 성장에 영향을 미치는 물질이 흉선 조직에서 분리되었지만, 다른 조직에서도 발견되었습니다. 그럼에도 불구하고, 흉선 절제술 후 성장 호르몬의 성장 효과가 현저히 약화되는 것으로 나타났습니다. 미세 기공 확산실에 봉입된 흉선 이식 실험을 통해 흉선 인자의 전신적 생성에 대한 직접적인 증거가 제시되었습니다. 이 수술은 흉선 절제술의 증상을 없애거나 완화하는 데 기여했습니다.
현재 다양한 시험 시스템에서 생물학적 활성을 가진 20종 이상의 물질이 흉선 조직에서 분리되었습니다. 하지만 이들 중 대부분은 아직 충분히 연구되지 않았습니다. 어떤 경우에는 이들이 실제로 다른 화합물인지, 아니면 추출 방법만 다른지조차 알려지지 않았습니다. 흉선에서 생성되는 물질에는 분자량이 900~14,000달톤인 폴리펩타이드(티모신 분획-5, 티모포이에틴, 혈액 흉선 인자, 활성 흉선 인자-AFT-6, 티마린)와 T 세포 마커 발현, 소모성 증후군 제거, 무흉선 마우스의 T 림프구 개체군 회복, DNA 합성 촉진, 종양 성장 및 기타 현상과 관련하여 다양한 활성을 나타내는 다른 인자들이 포함됩니다. 여러 사례에서 이러한 인자(예: 혈액의 흉선 인자)의 아미노산 서열, 분자 활성 부위의 위치, 그리고 작용 기전(cAMP 및 프로스타글란딘을 통한)까지 규명되었습니다. 따라서 티모포이에틴은 49개의 아미노산 잔기로 구성된 단일 사슬 펩타이드입니다. 티모포이에틴은 표면 항원을 완전히 발현하는 면역학적으로 유능한 T 세포로의 전티모사이트(prothymocyte) 분화를 유도합니다. 천연 티모포이에틴 분자의 효과는 32번째부터 36번째 잔기까지의 아미노산 서열을 포함하는 합성 펜타펩타이드에 의해 재현됩니다. 정맥 투여 시 류마티스 관절염 증상을 완화할 수 있습니다.
소 흉선 추출물에서 분리된 알파1-티모신은 28개의 아미노산 잔기를 함유하고 있습니다. 현재 유전공학 기술을 통해 생산되고 있습니다. 무흉선 왜소 마우스에 주입 시 림프구 증식이 관찰되고, 신체 성장률이 증가하며, 이식편 거부 반응이 회복됩니다. 유전성 면역결핍증 소아와 악성 종양에 대한 방사선 또는 화학요법 후 림프구 감소증이 있는 환자에서 티모신 주사의 유익한 효과에 대한 데이터는 임상적으로 중요한 연구입니다.
관련 요인들에 대한 더 자세한 설명은 면역학 매뉴얼에 나와 있는데, 이는 이러한 요인들이 주로 면역 반응을 조절하기 때문입니다. 동시에, 흉선이 신체의 보다 전통적인 내분비 조절 시스템에 포함될 수 있다는 자료도 있습니다. 이러한 자료는 흉선과 다른 내분비선의 활동 사이의 연관성을 시사합니다. 따라서 뇌하수체 조직에 대한 항혈청은 신생 마우스에서 흉선 위축을 유발합니다. 반대로, 항림프구 혈청은 성장 호르몬을 합성하는 뇌하수체 전엽의 호산성 세포의 탈과립을 유발합니다. 신생아의 흉선 절제술 또한 뇌하수체에 유사한 변화를 초래합니다. 성체 쥐에서 흉선을 제거하면 혈중 성장 호르몬 수치가 증가하고, TSH 수치도 증가합니다. 흉선 절제는 부신의 질량을 증가시키고 아스코르브산과 콜레스테롤 수치를 감소시키는데, 이는 부신 피질의 분비 활동 증가를 나타내는 신호입니다. 흉선이 절제된 동물의 혈중 코르티코스테로이드(특히 알도스테론) 수치가 증가하는 것으로 나타났습니다. 이러한 물질(및 성호르몬)이 흉선 상태에 미치는 영향에 대한 자료는 잘 알려져 있습니다. 흉선 인자가 다른 내분비선 기능에 미치는 영향에 대한 실험 연구 결과는 확실하지 않으며, 임상 자료 또한 해당 상호작용의 존재를 명확하게 보여주지 않습니다.
흉선 절제술과 티모신의 대사 효과 중에서 주목할 만한 것은 흉선 절제 동물의 혈청에서 중성지방 수치가 증가하고 티모신의 영향으로 중성지방 수치가 정상화된다는 것입니다.