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가슴샘

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목차

1. 개요

가슴샘은 흉골 뒤, 심장 앞에 위치하며 T 세포의 성숙에 중요한 역할을 하는 림프 기관이다. 구조적으로는 피질과 수질로 구성된 두 개의 엽으로 이루어져 있으며, 혈액-흉선 장벽을 통해 불필요한 항원의 침입을 막는다. 가슴샘은 출생 후 성장하여 사춘기에 최대 크기에 도달하고, 이후 위축되는 생리적 변화를 겪는다. 가슴샘은 T 세포 성숙 과정에서 양성 및 음성 선택을 통해 자기 반응성 세포를 제거하고, 흉선 호르몬을 분비하여 면역 기능을 조절한다. 관련 질병으로는 면역 결핍, 자가면역 질환, 암 등이 있으며, 가슴샘 절제술이 시행되기도 한다.

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가슴샘
개요
사람 가슴샘의 위치
사람 가슴샘의 위치
라틴어thymus
그리스어θύμος
계통림프계, 면역계의 일부
전구체셋째 인두낭
혈액 공급
동맥내흉동맥
상갑상샘동맥
하갑상샘동맥
정맥불명
림프기관기관지림프절, 복장뼈옆림프절
신경미주신경
기능
역할기능적인 T 세포의 발달 지원

2. 구조

가슴샘은 가슴 중앙의 흉골 바로 뒤, 양쪽 폐 사이, 심장 앞에 위치하는 면역 기관이다.[41] 두 개의 엽으로 구성되며, 이 엽들은 결합 조직으로 이루어진 피막으로 둘러싸여 있다.[3][5] 피막에서 안쪽으로 뻗어 나온 중격은 각 엽을 여러 개의 작은 소엽으로 나눈다.[2]

각 소엽은 조직학적으로 바깥쪽의 피질(cortex)과 안쪽의 수질(medulla)로 구분된다.[8] 피질은 미성숙한 림프구가 밀집된 영역이며, 수질은 보다 성숙한 림프구와 하살 소체와 같은 구조물을 포함한다.[5][2] 가슴샘 내부에는 상피 세포, 흉선 세포(림프구), 대식세포, 수지상 세포 등 다양한 세포가 존재하며 T 세포의 발달에 관여한다.[5] 또한, 피질에는 외부 항원의 유입을 막는 혈액-흉선 장벽이 존재한다.

2. 1. 위치

가슴의 정중앙 부위에 위치하며, 가슴뼈 가운데 부분인 흉골의 바로 뒤, 좌우 폐 사이, 심장의 바로 앞에 자리한다. 가슴 부위의 종격동 중에서도 앞쪽, 즉 전 종격동에 위치한다.[41][1]

가슴샘은 두 개의 엽으로 구성되어 있으며, 이 두 엽은 위쪽 정중선에서 만난다. 전체적으로 목의 갑상선 아래에서 시작하여 아래쪽으로는 넷째 갈비뼈의 연골 높이까지 뻗어 있다.[2] 엽들은 캡슐로 덮여 있다.[5]

위치상으로는 흉골 뒤에 놓여 있으며 심낭 위에 자리 잡고 있다. 대동맥궁이나 대혈관과는 근막이라는 막 구조로 분리되어 있다. 왼쪽 상완두 정맥은 가슴샘 안에 묻혀 있는 경우도 있다.[2] 목 부위에서는 기관의 앞쪽과 옆쪽에 위치하며, 흉골설골근 및 흉골갑상근보다는 뒤쪽에 자리한다.[2]

2. 2. 형태 및 크기

가슴샘은 가슴 앞쪽 윗부분의 복장뼈 뒤, 전 종격동에 위치하는 기관이다.[1][2] 심낭 위에 놓여 있으며, 근막 층에 의해 대동맥궁 및 대혈관과 분리되어 있다.[2][46] 목 쪽으로 뻗어 있으며, 목에서는 기관의 앞쪽과 측면, 흉골설골근 및 흉골갑상근 뒤에 자리 잡고 있다.[2][46] 왼쪽 상완두 정맥이 가슴샘 안에 묻혀 있는 경우도 있다.[2][46]

어린이의 가슴샘은 분홍빛을 띤 회색이며 부드럽고 표면이 엽상 구조를 보인다.[2][42] 출생 시 길이는 약 4cm에서 6cm, 너비는 2.5cm에서 5cm, 두께는 약 1cm 정도이다.[3][43] 사춘기까지 계속 성장하여 무게가 약 40–50 g에 달할 수 있으며,[5][8][44][45] 그 이후에는 크기가 점차 줄어드는 퇴화 과정을 거친다.[8][45]

가슴샘은 두 개의 엽으로 구성되며, 이 엽들은 위쪽 정중선에서 만나 목의 갑상선 아래에서부터 넷째 늑골 연골 높이까지 이어진다.[2][46] 각 엽은 피막이라는 구조로 덮여 있다.[5][46]

2. 3. 조직학적 구조

가슴샘은 결합 조직으로 이루어진 피막(capsule)으로 둘러싸여 있으며, 이 피막은 내부로 중격(septum)을 뻗어 가슴샘을 여러 개의 작은 소엽(lobule)으로 나눈다.[47][3][2] 각 소엽은 조직학적으로 뚜렷하게 구분되는 두 영역, 즉 바깥쪽의 피질(cortex)과 안쪽의 수질(medulla)로 구성된다.[8] 조직을 염색하면 세포 밀도가 높은 피질은 짙은 색으로, 세포 밀도가 낮은 수질은 옅은 색으로 나타난다.

현미경 사진으로 본 가슴샘 소엽. 짙은 보라색의 피질(바깥쪽)이 옅은 색의 수질(안쪽)을 둘러싸고 있다.


'''피질'''은 미성숙한 T 세포인 흉선 세포(thymocyte)가 매우 빽빽하게 밀집되어 있는 영역이다.[5] 이 흉선 세포들은 상피세망 세포(epithelial reticular cell)가 형성하는 미세한 그물망 구조에 의해 지지받는다.[2] 피질에는 흉선 세포와 상피 세포 외에도 대식세포, 수지상 세포, 그리고 소량의 B 세포, 호중구, 호산구 등이 존재한다.[5] 피질의 상피세망 세포 네트워크는 혈관 주변에 혈액-흉선 장벽을 형성하여, 미성숙한 흉선 세포가 외부 항원에 노출되는 것을 막는 역할을 한다.[2]

'''수질'''은 피질에 비해 상피 세포의 그물 구조가 더 성기며, 림프구(흉선 세포)의 수도 상대적으로 적다.[2] 수질에 존재하는 흉선 세포는 피질의 세포들보다 더 성숙한 단계에 있으며, 면역 기능을 수행할 준비가 된 T 세포로 발달하여 혈류를 통해 몸의 다른 림프 기관으로 이동한다. 수질에는 성숙한 림프구 외에도 대식세포, 수지상 세포와 같은 항원 제시 세포가 존재한다.

수질에는 하살 소체(Hassall's corpuscle) 또는 흉선 소체(thymic corpuscle)라고 불리는 특징적인 구조물이 관찰된다.[5] 이는 퇴화하거나 변형된 상피 세포들이 동심원 형태로 겹겹이 쌓여 만들어진 덩어리로, 마치 양파의 단면과 유사한 모양을 보인다. 하살 소체의 정확한 기능은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만, T 세포의 분화 조절이나 자가 면역 반응 억제 등에 관여할 것으로 추정된다. 이 소체는 나이가 들어감에 따라 그 수가 증가하는 경향이 있다.[2]

요약하면, 가슴샘의 조직학적 구조는 다음과 같은 주요 세포들로 구성된다.

  • '''상피 세포''': 가슴샘의 기본적인 구조를 형성하고, 사이토카인과 호르몬을 분비하여 T 세포의 성숙 및 분화 환경을 제공한다.
  • '''흉선 세포''': 골수에서 유래하여 가슴샘으로 이동한 미성숙 림프구로, 피질과 수질을 거치면서 성숙한 T 세포로 분화한다.
  • '''대식세포''': 자기 항원에 강하게 반응하거나 제대로 발달하지 못한 흉선 세포를 식세포 작용을 통해 제거하는 역할을 한다(음성 선택).
  • '''수지상 세포''': 항원 제시 능력을 가진 세포로, T 세포의 선별 과정(양성 선택 및 음성 선택)에 중요한 역할을 한다.

2. 4. 혈액 및 신경 공급

가슴샘에 혈액을 공급하는 동맥은 내흉동맥과 하갑상선 동맥의 가지이며, 때로는 상갑상선 동맥에서 분지되기도 한다.[3] 이 동맥 가지들은 가슴샘에 도달하여 피막의 중격을 따라 겉질과 속질 사이의 영역으로 이동하며, 가슴샘 자체로 들어가거나 직접 피막 안으로 들어간다.[3] 특히 겉질에 있는 세동맥과 모세 혈관은 상피세망세포의 돌기들로 둘러싸여 있다. 또한, 이 모세 혈관은 무창성 내피세포와 두꺼운 기저막으로 이루어져 있어 단백질과 같은 큰 분자가 통과하기 어렵다. 이러한 구조는 T세포가 성숙하는 장소인 겉질에 불필요한 항원이 침입하는 것을 막아주며, 이를 혈액-흉선 장벽(blood-thymus barrier)이라고 부른다.

가슴샘의 정맥인 가슴샘 정맥은 좌상완두 정맥, 내흉정맥, 하갑상선 정맥으로 흘러 들어간다.[3] 경우에 따라서는 정맥이 직접 상대정맥으로 이어지기도 한다.[3]

림프관은 동맥과 정맥을 따라 가슴샘에서 멀어지며, 상완두, 기관지, 흉골 옆에 위치한 림프절로 림프액을 보낸다.[3]

가슴샘에 분포하는 신경은 미주 신경과 경추 교감 신경 간에서 유래한다.[3] 횡격 신경에서 나온 가지는 가슴샘의 피막까지 도달하지만, 가슴샘 내부로 직접 들어가지는 않는다.[3] 가슴샘 주변에는 횡격 신경과 반회 신경이 지나가기 때문에, 가슴샘절제술과 같은 수술 시 이 신경들이 손상될 위험이 있다. 횡격 신경이 손상되면 횡격막의 움직임에 문제가 생겨 호흡 곤란이 발생할 수 있으며, 반회 신경이 손상되면 목쉼(애성)이 나타날 수 있다.

2. 5. 변이

두 엽의 크기는 약간 다르며, 왼쪽 엽이 보통 오른쪽보다 높다. 가슴샘 조직은 가슴샘 주변이나 위에 흩어져 발견될 수 있으며, 때로는 갑상선 내에서도 발견된다.[3] 어린이의 가슴샘은 다양하게 위쪽으로 뻗어 있으며, 때로는 갑상선까지 닿기도 한다.[3]

3. 발생

태아의 흉강에서 갈라져 나온 아가미 상피체의 발달을 보여주는 도식. I, II, III, IV. 아가미 주머니.


가슴샘을 구성하는 림프구와 상피는 서로 다른 발생 기원을 가진다.[8] 가슴샘의 상피가 먼저 발달하는데, 이는 세 번째 인두 주머니의 양쪽에서 하나씩, 총 두 개의 돌기 형태로 나타난다.[8] 경우에 따라 네 번째 인두 주머니도 발생에 관여하기도 한다.[5] 이 돌기들은 바깥쪽과 뒤쪽으로 자라나 주변의 중배엽과 신경 능선에서 유래한 간엽 조직 속으로, 복측 대동맥 앞까지 뻗어 나간다. 이 과정에서 림프구와 상피가 만나 결합 조직과 합쳐진다. 각 돌기가 시작된 인두 쪽의 구멍은 곧 막히지만, 연결 부위는 얼마 동안 세포 끈 형태로 남는다. 돌기를 덮고 있는 세포들이 증식하면서 세포 싹이 형성되고, 주변의 중배엽 조직에 둘러싸여 독립된 구조가 된다.[6]

이후 상피는 미세한 소엽들을 형성하며 해면과 같은 구조로 발달한다. 이 단계에서 조혈 기능을 가진 골수의 전구 세포들이 가슴샘으로 이동해 온다.[8] 가슴샘의 정상적인 발달은 상피 세포와 조혈 흉선 세포 사이의 상호작용에 달려 있다. 또한, 요오드 역시 가슴샘의 발달과 활동에 필요한 요소이다.[7]

4. 기능

가슴샘은 면역계의 중요한 기관으로, 특히 T 세포의 성숙을 담당하는 핵심적인 역할을 한다.[10] 골수에서 만들어진 미성숙한 림프구는 가슴샘으로 이동하여 흉선 세포가 되고, 이곳에서 복잡한 성숙 과정을 거친다. 이 과정은 외부 항원에 효과적으로 반응하면서도 자기 몸의 조직은 공격하지 않는 T 세포를 선별하는 과정으로, 세포 매개 면역 확립에 필수적이다.[10][11]

T 세포 성숙의 핵심 과정은 양성 선택과 음성 선택이다.[10][11] 양성 선택은 주로 가슴샘의 피질에서 일어나며, T 세포가 자신의 주요 조직 적합성 복합체(MHC) 분자를 인식하는 능력을 갖추도록 한다.[11][12] 음성 선택은 주로 수질에서 진행되며, 자기 항원에 강하게 반응하여 자가면역 질환을 일으킬 수 있는 T 세포를 제거한다.[11][12] 이처럼 엄격한 선별 과정을 통과한 성숙한 T 세포만이 가슴샘을 떠나 몸 전체로 퍼져나가 면역 기능을 수행한다.[10][11][12]

또한 가슴샘은 호르몬을 분비하는 내분비선으로서의 기능도 수행한다.[48] 가슴샘 세포는 티뮬린, 티모포이에틴, 티모신과 같은 호르몬을 분비하여 T 세포의 성숙과 분화를 조절한다.[8] 이러한 호르몬들은 면역 체계 유지에 중요한 역할을 하며, 면역 및 호르몬 치료 연구에서도 주목받고 있다.[48]

이 외에도 가슴샘은 뼈의 성장을 촉진하는 기능을 하지만, 이 기능은 사춘기 이후 점차 퇴화한다.[48] 선천적으로 가슴샘 기능에 문제가 있는 경우(디조지 증후군 등)에는 T 세포 부족으로 세포 매개 면역에 심각한 결함이 생겨 각종 감염증에 취약해질 수 있다.

4. 1. T 세포 성숙

가슴샘은 골수에서 만들어진 미성숙한 림프구 전구 세포가 이동해 와서 T 세포로 성숙하는 핵심 장소이다.[10] 가슴샘으로 들어온 미성숙 T 세포는 흉선 세포(thymocyte)라고 불린다. 이곳에서 흉선 세포는 복잡한 성숙 과정을 거치는데, 이 과정의 목표는 외부 항원에는 효과적으로 반응하면서도 우리 몸 자신의 구성 성분(자기 항원)은 공격하지 않는 유용한 T 세포만을 선별하는 것이다.[10][11] 이 과정은 면역계의 중요한 부분인 세포 매개 면역을 담당할 T 세포를 만드는 데 필수적이다.[10]

T 세포 성숙의 핵심은 두 가지 선별 과정, 즉 양성 선택(positive selection)과 음성 선택(negative selection)이다.[10]

  • '''양성 선택'''은 주로 가슴샘의 피질(cortex)에서 일어나며, T 세포가 자신의 주요 조직 적합성 복합체(MHC) 분자를 인식하는 능력을 갖추도록 유도하는 과정이다. 이 능력이 있어야만 T 세포가 제대로 항원을 인식하고 면역 반응을 일으킬 수 있다.[11][12] 자기 MHC를 적절히 인식하는 T 세포만이 생존 신호를 받아 다음 단계로 넘어간다.
  • '''음성 선택'''은 주로 가슴샘의 수질(medulla)에서 진행되며, 자기 몸의 항원에 너무 강하게 반응하는 T 세포, 즉 자가면역 질환을 일으킬 수 있는 위험한 세포들을 제거하는 과정이다.[11][12]


이 두 가지 선택 과정을 성공적으로 통과한 T 세포만이 완전히 성숙한 것으로 간주된다. 이렇게 성숙한 T 세포는 스핑고신-1-인산(sphingosine-1-phosphate)과 같은 신호 물질의 유도를 받아 가슴샘을 떠나 혈액으로 방출되고, 몸 전체의 림프 기관으로 이동하여 세포 매개 면역을 담당하는 중요한 역할을 수행하게 된다.[10][11][12] 일부 T 세포는 가슴샘을 떠난 후에도 말초 순환계에서 추가적인 성숙 과정을 거치기도 한다.[12] 가슴샘 내 세포에서 분비되는 티뮬린, 티모포이에틴, 티모신과 같은 호르몬 및 사이토카인들이 T 세포의 성숙 과정에 중요한 역할을 한다.[8]

4. 1. 1. 양성 선택

T 세포는 각자 고유한 T 세포 수용체(TCR)를 가진다. 이 고유한 수용체는 V(D)J 재조합이라는 유전자 재배열 과정을 통해 만들어지며, 이 과정은 RAG1 및 RAG2 유전자에 의해 촉진된다.[12] 하지만 이 과정은 오류가 발생하기 쉬워서, 어떤 흉선 세포는 기능적인 T 세포 수용체를 만들지 못하거나, 자기 자신을 공격할 수 있는 자기 반응성 T 세포 수용체를 만들기도 한다.[30] 기능적인 T 세포 수용체가 성공적으로 만들어지면, 흉선 세포는 세포 표면에 CD4와 CD8 단백질을 동시에 발현하기 시작한다.[12]

이후 흉선 세포의 생존과 발달은 주변 흉선 상피 세포와의 상호작용에 달려있다. 특히, 흉선 세포의 TCR은 흉선 피질에 있는 상피 세포 표면의 주요 조직 적합성 복합체(MHC) 분자와 상호작용해야 한다.[12] 이 과정이 바로 양성 선택이다. 양성 선택 단계에서는 MHC와 이에 결합된 자기 펩타이드 항원에 대해 적절한 수준의 친화성을 보이는 TCR을 가진 흉선 세포만이 선택적으로 생존 신호를 받아 살아남고 증식하게 된다.[12] 반면, MHC 분자와 전혀 반응하지 않거나 너무 약하게 반응하는 TCR을 가진 흉선 세포는 생존 신호를 받지 못해 세포 사멸 과정을 통해 제거된다.[12]

양성 선택을 통과한 T 세포는 성숙 과정에서 CD4 또는 CD8 중 하나만을 발현하게 되는데,[11] 이는 TCR이 MHC class I 분자와 MHC class II 분자 중 어느 쪽과 더 강하게 결합하는지에 따라 결정된다.[12] 주로 MHC class I 분자와 결합하는 TCR을 가진 T 세포는 CD8 양성 T 세포(주로 세포 독성 T세포)로 분화하는 경향이 있고, MHC class II 분자와 주로 결합하는 TCR을 가진 T 세포는 CD4 양성 T 세포(주로 보조 T세포)로 분화하는 경향이 있다.[30]

이러한 양성 선택과, 이후 수질에서 일어나는 자기 반응성 T 세포를 제거하는 음성 선택 과정을 통틀어 T 세포의 "교육(education)"이라고 부르기도 한다.

4. 1. 2. 음성 선택

자가 항원을 공격하는 T 세포는 가슴샘에서 제거되는데, 이 과정을 음성 선택(negative selection)이라고 한다.[11] 음성 선택은 주로 가슴샘의 수질(medulla)에서 일어난다. 수질에 있는 상피 세포와 수지상 세포는 신체의 다른 부위에서 유래한 주요 단백질, 즉 자기 항원을 발현한다.[12] 이러한 자기 항원의 발현은 AIRE 유전자에 의해 조절된다.[11][12] 흉선 세포 중에서 자신의 주요 조직 적합성 복합체(MHC)와 결합된 자기 항원에 강하게 반응하는 세포, 즉 자기 반응성 세포는 세포 자멸사를 통해 제거되어 생존하지 못한다.[11][12] 다만, 자기 항원에 노출된 일부 CD4 양성 T 세포는 제거되지 않고 조절 T 세포로 분화하여 살아남기도 한다.[11]

4. 2. 호르몬 분비

가슴샘은 림프구와 상피세포로 이루어진 림프 기관일 뿐만 아니라, 호르몬을 분비하는 내분비선의 역할도 수행한다.[48] T 세포가 성숙하는 과정은 가슴샘 내 세포에서 분비되는 여러 호르몬과 사이토카인의 영향을 받는다. 특히, 티뮬린, 티모포이에틴, 티모신과 같은 호르몬들은 T 세포의 분화와 기능 발달을 촉진하는 데 중요한 역할을 한다.[8] 이러한 가슴샘에서 분비되는 호르몬들은 인체의 면역계를 조절하는 데 필수적이며, 면역 및 호르몬 관련 치료법 개발에도 중요한 의미를 가진다.[48]

5. 생리적 변화

가슴샘은 출생 후에도 계속 성장하여 사춘기에 이르러 상대적인 크기와 기능이 최대치에 도달한다. 이 시기는 대략 10대 전후로, 가슴샘의 무게는 30g에서 40g까지 나갈 수 있다.[3][36] 가슴샘은 특히 태아 및 신생아 시기에 가장 활발하게 면역 기능을 수행한다.[36]

그러나 사춘기 이후에는 가슴샘 위축(involution)이라는 과정을 겪으며 점차 크기가 줄어들고 활동성이 감소한다.[8][36] 이러한 위축은 노화 과정의 일부로 간주되며, 나이가 들면서 가슴샘 조직은 점차 지방 조직과 결합 조직으로 대체된다.[3] 70세 무렵에는 위축이 거의 완료되어 무게가 5g에서 15g 정도로 줄어든다.[5][36] 이처럼 가슴샘은 다른 기관에 비해 상대적으로 이른 시기에 노화가 진행되는 특징을 보인다.[37]

가슴샘의 위축 속도는 성 호르몬 수치 변화와 관련이 있으며[9], 방사선 노출, 부신피질 호르몬 투여, 심각한 질병(HIV 감염 등)과 같은 외부 요인에 의해서도 영향을 받을 수 있다.[5][36] 특히 T세포를 활발하게 생산하는 시기에는 이러한 외부 자극에 더욱 민감하게 반응하여 위축이 촉진될 수 있다.[36]

한편, 가슴샘은 발달 속도 역시 빠른 기관이다. 예를 들어, 태어난 직후의 생쥐에서 가슴샘을 제거하면 심각한 면역 부전 상태에 빠지지만, 이미 면역 체계가 성숙한 생쥐에서 가슴샘을 제거했을 때는 그 영향이 상대적으로 적다. 이는 성숙한 개체에서는 이미 충분한 T세포가 몸 전체에 분포하고 있기 때문이다.[38]

5. 1. 감수성

가슴샘은 방사선이나 부신피질 호르몬 등에 노출되면 위축되는 경향이 있다. 특히 T세포를 활발하게 생산하는 시기에는 이러한 외부 자극에 대한 민감성이 더욱 높아진다.[36] 가슴샘 내 림프구가 가장 많은 시기는 사춘기(10대 전후)이며, 이때 가슴샘의 무게는 최대 30g~40g에 달한다. 그러나 사춘기 이후에는 급격히 위축되어 지방 조직으로 대체되기 시작하며, 이러한 가슴샘의 퇴축 과정은 70세 무렵까지 거의 완료된다.[36] 이처럼 가슴샘은 다른 기관에 비해 노화가 빠르게 진행되는 특징을 보인다.[37]

반대로 생각하면, 가슴샘은 발달 속도 역시 빠르다는 것을 의미한다. 예를 들어, 태어난 직후의 생쥐에서 가슴샘을 제거하면 심각한 면역 부전 상태에 빠지지만, 이미 성숙한 생쥐에서 가슴샘을 제거했을 때는 면역계에 미치는 영향이 상대적으로 적다. 이는 성숙한 개체에서는 이미 충분한 T세포 풀이 형성되어 있고, 말초 조직에서도 림프구가 생리적으로 증식하기 때문이다.[38]

5. 2. 노화 (위축)

가슴샘은 출생 후에도 계속 성장하여 사춘기에 상대적인 최대 크기에 도달한다.[3] 가슴샘은 태아 및 신생아 시기에 가장 활발하다. 사춘기인 10대 전후(14~16세경)에 무게와 기능이 최고조에 달하며, 이때 무게는 30~40g에 이른다.[36]

그러나 사춘기 이후에는 가슴샘 위축(involution)이라는 과정을 통해 크기와 활동성이 점차 감소하기 시작한다.[8][36] 생후 1년 이후부터 가슴샘에서 생성되는 T세포의 양은 줄어들기 시작한다.[8] 위축이 진행되면서 가슴샘 조직은 지방 조직과 결합 조직으로 점차 대체된다.[3] 지방 세포는 출생 시에도 존재하지만, 사춘기 이후 크기와 수가 현저하게 증가하여 처음에는 소엽 사이의 벽을 따라 침투하고, 이후 피질과 수질까지 침범한다.[8]

이러한 위축은 성 호르몬의 순환 수준 증가와 관련이 있으며, 실제로 성인에게 화학적 또는 물리적 거세를 시행하면 가슴샘의 크기와 활동성이 증가하는 것으로 나타났다.[9] 또한, 심각한 질병이나 인간 면역 결핍 바이러스(HIV) 감염[5], 방사선 또는 부신피질 호르몬 노출 등도 가슴샘 위축을 유발할 수 있다.[36] 특히 가슴샘은 T세포를 활발하게 생산하는 시기에 이러한 요인에 더욱 민감하다.[36]

가슴샘의 위축은 노화 과정의 일부로, 노년기까지 계속 진행되어 70세 무렵에는 퇴축이 거의 완료된다.[36] 이때 가슴샘의 무게는 일반적으로 5~15g 정도로 줄어든다.[5] 이처럼 가슴샘은 다른 기관에 비해 상대적으로 노화가 빠른 기관으로 여겨진다.[37] 연령과 관련된 가슴샘 위축은 가슴샘을 가진 대부분의, 혹은 모든 척추동물 종에서 관찰되는 현상으로, 이는 진화적으로 보존된 과정일 가능성을 시사한다.

가슴샘은 발달이 빠른 기관이기도 하다. 예를 들어, 출생 직후의 생쥐에서 가슴샘을 절제하면 면역 부전 상태에 빠지지만, 성숙한 생쥐에서 절제할 경우 면역계에 미치는 영향은 상대적으로 적다. 이는 성숙한 개체에서는 이미 충분한 T세포 풀이 형성되어 있고, 말초에서도 림프구가 생리적으로 증식하기 때문이다.[38]

6. 관련 질병

가슴샘은 면역계의 중요한 기관이지만, 기능 이상 시 다양한 질병과 관련될 수 있다. 특히 T 세포 발달에 핵심적인 역할을 하므로, 가슴샘의 기능 이상은 여러 면역 관련 질환을 유발할 수 있다.

주요 관련 질병은 다음과 같다.


  • 면역 결핍: 선천적으로 가슴샘 발달에 문제가 생기면 T세포 부족으로 심각한 면역 결핍이 발생할 수 있다. 대표적인 예로는 디조지 증후군과 중증 복합 면역 결핍(SCID)이 있으며, 이는 감염에 대한 취약성을 크게 높인다. 또한 HIV/AIDS와 같이 후천적인 요인도 가슴샘 기능 저하와 연관될 수 있다.
  • 자가면역질환: 가슴샘은 자기 관용을 학습하는 장소이기도 하므로, 이 과정에 문제가 생기면 자가면역 질환이 발생할 수 있다. 자가면역 다선 내분비 증후군 1형(APECED)은 가슴샘 내 유전자 결함으로 발생하며, 중증 근무력증은 가슴샘 이상과 연관되어 나타나는 경우가 많다.
  • 암: 가슴샘 세포에서 기원하는 종양인 가슴샘종이나 림프종이 발생할 수 있다. 가슴샘종은 양성이거나 악성일 수 있다.
  • 흉선 낭종: 가슴샘에 물혹(낭종)이 생길 수 있으며, 대부분 증상이 없지만 크기가 커지면 주변 조직을 압박할 수 있다. 이는 목 가슴샘 낭종(Cervical thymic cyst) 형태로 나타나기도 한다.
  • 과민증: 면역 반응 조절 기능과 관련하여 과민증 발생에도 영향을 줄 수 있다.

6. 1. 면역 결핍

가슴샘은 T 세포가 발달하는 중요한 장소이므로, 가슴샘 발달에 선천적인 문제가 생기면 면역 결핍이 발생할 수 있다. 이러한 면역 결핍은 매우 심각할 수 있다. 유전적 돌연변이로 인해 어린 나이에 가슴샘 기능이 손실되는 경우(예: 디조지 증후군, CHARGE 증후군, 또는 매우 드물게 털과 가슴샘이 없는 "누드" 흉선) 심각한 면역 결핍이 발생하며, 이는 바이러스, 원생동물, 곰팡이 감염에 대한 취약성을 크게 높인다. 누드 마우스는 FOXN1 유전자 돌연변이로 인한 희귀한 "누드" 결핍을 가지고 있으며, T 세포 결핍 연구 모델로 사용된다.[13]

가슴샘과 관련된 면역 결핍 중 가장 흔한 선천적 원인은 22번 염색체 일부가 소실되는 디조지 증후군이다. 이 증후군은 배아 발생 과정에서 셋째 및 넷째 인두 낭의 발달이 실패하여 가슴샘 발달 부전을 일으킨다. 또한, 선천성 심장 질환, 입 주변 기형(예: 구개열 및 구순열), 부갑상선 발달 실패, 기관과 식도 사이에 비정상적인 통로(누공)가 생기는 등 다양한 문제를 동반할 수 있다. 디조지 증후군 환자는 혈액 내 순환하는 T 세포 수가 매우 적다. 진단은 형광 제자리 혼성화(FISH) 기법을 통해 이루어지며, 치료법으로는 흉선 이식이 고려될 수 있다.

중증 복합 면역 결핍(SCID)은 T 세포, B 세포, NK 세포의 결핍을 함께 유발하는 드문 선천성 유전 질환군이다. SCID는 B 세포와 T 세포의 공통 전구 세포인 조혈 모세포의 성숙 과정에 영향을 미치는 유전자 돌연변이 때문에 발생한다. SCID를 유발하는 유전적 결함은 다양하며, IL-2 수용체 유전자의 기능 상실이나 효소 아데노신 탈아미노효소(ADA) 결핍을 초래하는 돌연변이 등이 포함된다.

선천적인 가슴샘 형성 부전(디조지 증후군 등)은 T 세포 매개 면역인 세포성 면역에 결함을 초래하여 각종 감염증에 쉽게 걸리게 만든다.

6. 2. 자가면역 질환

자가면역 다선 내분비 증후군 1형(APECED)은 가슴샘 조직의 유전적 결함으로 발생하는 드문 유전성 자가면역 증후군이다. 구체적으로, 이 질환은 가슴샘 수질 내 상피 세포에서 자가 항원의 발현을 자극하는 자가면역 조절 인자(AIRE) 유전자의 결함 때문에 발생한다. 이 결함으로 인해 자가 항원이 제대로 발현되지 않아, 자신의 신체 조직에 대한 내성을 갖도록 조절되지 않은 T 세포가 생성된다. 이 T 세포들은 신체 조직을 이물질로 간주하여 면역 반응을 일으키고 자가면역 질환을 유발할 수 있다. APECED 환자는 여러 내분비 조직에 영향을 미치는 자가면역 질환을 겪는다. 일반적으로 영향을 받는 장기는 갑상선의 갑상선 기능 저하증, 부신의 애디슨병 등이다. 또한 구강 점막과 손톱을 포함한 신체 표면에 칸디다 감염이 나타나는데, 이는 TH17 세포의 기능 장애 때문이다. 증상은 종종 어린 시절에 시작되며, 이 외에도 다양한 자가면역 질환이 발생할 수 있다. 치료는 영향을 받는 특정 장기를 대상으로 이루어진다.

가슴샘종 관련 다기관 자가면역 질환은 가슴샘종 환자에게서 발생할 수 있는 질환이다. 이 질환에서는 가슴샘에서 발달한 T 세포가 신체의 조직을 공격하게 된다. 이는 악성 가슴샘이 자기 반응성을 가진 T 세포를 제거하도록 발달 중인 가슴샘 세포를 적절하게 교육하지 못하기 때문에 발생한다. 이 질환은 임상적으로 이식편대숙주반응과 거의 구별하기 어렵다.[14]

중증 근무력증은 대표적인 자가면역 질환 중 하나로, 신경과 근육 사이의 신호 전달에 중요한 역할을 하는 아세틸콜린 수용체를 차단하는 항체가 생성되어 발생하는 경우가 가장 흔하다. 이 질환은 종종 가슴샘 비대 또는 가슴샘종과 연관되어 나타나는데, 이는 비정상적으로 발달하는 T 세포로 인해 해당 항체가 생성될 가능성이 있기 때문이다.[15] 중증 근무력증은 주로 젊은 나이에서 중년에 걸쳐 발병하며, 근육을 움직일 때 쉽게 피로감을 느끼는 증상을 보인다. 진단을 위한 검사에는 아세틸콜린 수용체나 근육 특이적 키나아제에 대한 항체 검출, 가슴샘종이나 가슴샘 비대를 확인하기 위한 흉부 컴퓨터 단층 촬영 등이 포함된다. 가슴샘과 관련하여, 흉선 절제술이라고 불리는 가슴샘 제거 수술은 특히 가슴샘종이 발견될 경우 치료 방법으로 고려될 수 있다. 다른 치료법으로는 신경 시냅스에서 아세틸콜린의 작용 시간을 늘리기 위해 분해 속도를 늦추는 방법이 있다. 이는 피리도스티그민과 같은 아세틸콜린에스터레이스 억제제를 사용하여 이루어진다.

6. 3. 암

흉선 상피 세포에서 발생하는 종양을 흉선종이라고 한다.[5] 흉선종은 40세 이상의 성인에게서 가장 흔하게 발생한다.[5] 종양은 일반적으로 목의 덩어리와 같은 증상을 유발하거나, 상대정맥과 같은 인접 구조에 영향을 미칠 때 발견된다;[15] 또는 흉선종 및 증식과 강한 연관성을 보이는 중증근무력증 환자를 대상으로 한 선별 검사를 통해 발견되기도 한다;[5] 또한 흉부 X-ray와 같은 영상 검사에서 우연한 발견으로 감지되기도 한다.[15] 흉선에서 기원하는 증식 및 종양은 저감마글로불린혈증, 그레이브스병, 순수 적혈구 무형성증, 악성 빈혈, 피부근염과 같은 다른 자가면역 질환과 관련이 있는데, 이는 증식하는 T 세포의 음성 선택 결함 때문일 가능성이 높다.[5]

흉선종은 양성일 수도 있고, 양성이지만 흉선의 피막을 넘어 침범하는 경우("침윤성 흉선종")도 있으며, 악성(암종)일 수도 있다.[5] 이러한 분류는 세포의 모양을 기반으로 한다.[5] WHO 분류도 존재하지만 표준 임상 진료의 일부로 사용되지는 않는다.[5] 흉선에 국한된 양성 종양이 가장 흔하며, 그 다음으로 국소 침윤성 종양, 암종의 순이다.[5] 일부 자료에서는 악성 종양이 더 흔하다고 보고하는 등 보고에 차이가 있다. 침윤성 종양은 기술적으로 악성은 아니지만, 신체의 다른 부위로 전이될 수 있다.[5] 흉선종은 상피 세포에서 발생하지만, 흉선 세포를 포함할 수도 있다.[5] 흉선종 치료에는 종종 전체 흉선을 제거하는 수술(흉선 절제술)이 필요하다. 이로 인해 관련된 자가면역 질환이 일시적으로 관해될 수도 있다.

흉선 T세포에서 기원하는 종양은 급성 림프구성 백혈병 (ALL)의 하위 집합을 형성한다.[16] 이는 증상, 검사 접근 방식 및 관리 측면에서 다른 형태의 ALL과 유사하다.[16] 다른 형태의 ALL과 마찬가지로 나타나는 증상은 혈소판 부족과 관련하여 멍이나 출혈을 유발하고, 면역 억제로 인해 감염이 발생하며, 신체 부위로의 세포 침윤으로 인해 간비대, 비장비대, 림프절병증 또는 기타 부위가 발생한다.[16] 혈액 검사에서 다량의 백혈구 또는 림프모구가 나타나고 혈소판 감소 또는 빈혈과 같은 다른 세포 계열의 결핍이 나타날 수 있다.[16] 면역표현형 검사는 T세포에서 발견되는 단백질인 CD3를 가진 세포를 나타내며, T세포의 성숙도를 더욱 구별하는 데 도움이 된다. 핵형 분석을 포함한 유전자 분석은 필라델피아 염색체 전위와 같이 예후 또는 치료에 영향을 미칠 수 있는 특정 이상을 밝힐 수 있다.[16] 관리에는 여러 차례의 화학 요법, 줄기 세포 이식 및 관련 문제 관리(예: 항생제로 감염 치료 및 수혈)가 포함될 수 있다. 백혈구 수치가 매우 높으면 아페레시스를 이용한 세포감축술이 필요할 수 있다.[16]

흉선에 존재하는 소수의 B세포에서 기원하는 종양은 원발성 종격동 거대 B세포 림프종으로 이어진다.[17] 이는 비호지킨 림프종의 드문 아형이지만, 유전자 활성과 때로는 현미경적 모양으로 인해 드물게 호지킨 림프종의 특징도 가지고 있다.[18] 이는 젊은층과 중년층에서 가장 흔하게 발생하며 여성에게서 더 두드러진다.[18] 대부분의 경우 증상이 나타나는 것은 흉선 근처 구조물(예: 상대정맥 또는 상부 호흡기) 압박 때문이며, 림프절이 영향을 받는 경우 종격동과 경부 림프절 그룹에 자주 나타난다.[18] 이러한 종양은 종종 면역 조직 화학이 적용되는 생검으로 감지된다. 이는 분화 클러스터, 즉 세포 표면 단백질인 CD30과 CD19, CD20 및 CD22의 존재와 CD15의 부재를 나타낸다. 진단을 확정하기 위해 다른 표지자를 사용할 수도 있다.[18] 치료에는 일반적으로 CHOP 또는 EPOCH 또는 기타 요법이 포함되며, 일반적으로 시클로포스파미드, 안트라사이클린, 프레드니손 및 기타 화학 치료제를 포함하며, 잠재적으로 줄기 세포 이식도 포함한다.[18]

6. 4. 흉선 낭종

가슴샘은 낭종을 포함할 수 있으며, 일반적으로 지름이 4cm 미만이다. 가슴샘 낭종은 대개 우연히 발견되며 일반적으로 증상을 일으키지 않는다.[5] 가슴샘 낭종은 목이나 가슴(종격동)에서 발생할 수 있다.[19] 낭종은 대개 체액만 포함하며, 중층 편평 상피 또는 원주 상피로 덮여 있다.[19] 하지만 낭종의 존재는 주변 구조를 압박하여 가슴샘종과 유사한 문제를 일으킬 수 있으며,[5] 일부는 내부 벽과 접촉하여 종양과 구별하기 어려울 수 있다.[19] 낭종이 발견되면, 종양 여부를 확인하기 위해 CT 또는 MRI 스캔 검사를 시행할 수 있다.[5][19]

7. 가슴샘절제술

가슴샘절제술(thymectomy)은 가슴샘을 제거하는 수술이다.

중증 근무력증은 신경과 근육 사이의 신호 전달에 관여하는 아세틸콜린 수용체를 차단하는 항체가 생성되는 자가면역 질환이다. 이는 종종 가슴샘(흉선)의 비대 또는 흉선종과 연관되며, 비정상적으로 발달한 T 세포로 인해 항체가 생성될 가능성이 있다.[15] 중증 근무력증은 주로 젊은 나이에서 중년에 걸쳐 발병하며, 근육 운동 시 쉽게 피로를 느끼는 증상을 보인다. 진단을 위해 아세틸콜린 수용체나 MuSK에 대한 항체 검출, 흉선종이나 가슴샘 비대를 확인하기 위한 흉부 CT 촬영 등이 시행될 수 있다. 가슴샘절제술은 특히 흉선종이 발견될 경우 치료법으로 고려될 수 있다. 다른 치료법으로는 피리도스티그민과 같은 아세틸콜린에스터라아제 억제제를 사용하여 신경 시냅스에서 아세틸콜린의 작용 시간을 늘리는 방법이 있다.

가슴샘 상피 세포에서 발생하는 종양을 흉선종이라고 한다.[5] 흉선종은 주로 40세 이상의 성인에게서 발견된다.[5] 종양은 목의 덩어리와 같은 증상을 유발하거나, 상대정맥과 같은 주변 구조물에 영향을 미칠 때 발견되기도 한다;[15] 또한, 흉선종과 연관성이 높은 중증 근무력증 환자를 대상으로 한 검사나[5] 흉부 X-ray 등 영상 검사에서 우연히 발견되기도 한다.[15] 가슴샘(흉선)에서 기원하는 증식 및 종양은 저감마글로불린혈증, 그레이브스병, 순수 적혈구 무형성증, 악성 빈혈, 피부근염 등 다른 자가면역 질환과 관련이 있을 수 있는데, 이는 증식하는 T 세포의 음성 선택 과정에 결함이 생겼기 때문일 가능성이 있다.[5]

흉선종은 양성일 수도 있고, 가슴샘 피막을 넘어 침범하는 침윤성 흉선종일 수도 있으며, 악성(암종)일 수도 있다.[5] 이러한 분류는 세포의 모양을 기준으로 한다.[5] WHO 분류 체계도 있지만, 표준적인 임상 진료에서는 잘 사용되지 않는다.[5] 가슴샘에 국한된 양성 종양이 가장 흔하며, 그 다음으로 국소 침윤성 종양, 암종 순으로 발생 빈도가 높다.[5] 일부 자료에서는 악성 종양이 더 흔하다고 보고하기도 한다. 침윤성 종양은 기술적으로 악성은 아니지만 신체의 다른 부위로 퍼질 수 있다.[5] 흉선종은 상피 세포에서 발생하지만, 가슴샘 세포를 포함할 수도 있다.[5] 흉선종 치료에는 종종 가슴샘 전체를 제거하는 수술(가슴샘절제술)이 필요하다. 이 수술로 인해 관련된 자가면역 질환이 일시적으로 호전될 수도 있다.

가슴샘절제술의 일반적인 이유는 신생아 시기에 선천성 심장 결손을 교정하기 위한 수술을 위해 심장에 접근하기 위해서이다.[20] 가슴샘절제술의 다른 적응증으로는 흉선종 제거와 중증 근무력증 치료가 있다.[3] 신생아는 가슴샘(흉선)의 상대적 크기가 커서 심장 및 주변 혈관 수술 시 시야를 가릴 수 있다.[20]

영아기에 가슴샘(흉선)을 제거하면 기능적인 T 세포가 제대로 발달하지 못해 치명적인 면역 결핍 상태가 될 수 있다.[3][21] 이미 성숙한 T 세포를 가진 림프계를 갖춘 소아 및 성인의 경우, 가슴샘 제거의 영향은 상대적으로 적지만, 새로운 항원에 대한 면역 반응 실패,[3] 암 발생률 증가, 모든 원인에 의한 사망률 증가 등의 위험이 있을 수 있다.[22]

8. 역사

가슴샘은 고대 그리스인들에게도 알려져 있었으며, 그 이름은 그리스어 단어 θυμός|thumosgrc에서 유래했다. 이 단어는 "분노"를 의미하거나, 고대 그리스어로는 "심장, 영혼, 욕망, 생명"을 뜻하는데, 이는 아마도 감정이 주관적으로 느껴지는 가슴 부위에 가슴샘이 위치하기 때문일 수 있다.[24] 다른 설로는 "사마귀 모양의 돌기"를 의미하는 허브 백리향(그리스어로는 θύμος|thymosgrc 또는 θυμάρι|thymarigrc)에서 유래했을 가능성도 있는데, 이는 가슴샘의 모양이 백리향 묶음과 비슷하기 때문일 수 있다.[25]

갈레노스는 가슴샘의 크기가 사람의 생애 주기에 따라 변화한다는 사실을 처음으로 언급한 인물이다.[26]

19세기에 림프 조직의 증가와 가슴샘 비대를 특징으로 하는 상태가 'status thymicolymphaticus'로 알려졌다. 당시에는 이것이 영아 돌연사 증후군의 원인으로 여겨졌으나, 현재 이 용어는 의학적으로 사용되지 않는다.[27]

20세기 중반까지 가슴샘의 기능은 제대로 밝혀지지 않았다. 특히 서양 의학에서는 어린이의 가슴샘이 커지는 것을 병적인 상태로 오인하기도 했다. 유아기는 면역계가 활발히 발달하는 시기이며, 이 과정에서 가슴샘이 중요한 역할을 하기 때문에 자연스럽게 크기가 커지는데, 당시 의사들은 이러한 사실을 알지 못했다. 이로 인해 일부 서양 의학 병원에서는 X선을 이용하여 어린이들의 가슴샘을 의도적으로 손상시키는 치료를 시행하기도 했다.[39] 요네야마 키미히로는 불과 수십 년 전까지만 해도 의과대학에서 가슴샘을 "어린 시절에만 역할을 하고 성인이 되면 쓸모없어지는 기관"으로 가르쳤다고 지적했다.[40]

가슴샘이 면역계에서 중요한 역할을 한다는 사실은 1961년 자크 밀러에 의해 밝혀졌다. 그는 태어난 지 하루 된 쥐의 가슴샘을 제거한 뒤, 림프구 수가 현저히 감소하는 것을 관찰했다. 이후 이 림프구는 기원 기관인 가슴샘(thymus)의 이름을 따 T 세포로 명명되었다.[28][29] 면역학적 역할이 밝혀지기 전까지 가슴샘은 기능적으로 중요하지 않은 "진화의 흔적" 정도로 여겨졌다.[30]

가슴샘이 성숙한 T 세포가 자신의 신체 조직을 공격하지 않도록 하는 역할(자기 관용)은 1962년에 발견되었다. 이식된 가슴샘에서 유래한 T 세포가 이식 공여 쥐의 조직에 대해 관용을 보이는 현상을 통해 밝혀졌다.[30] B 세포와 T 세포가 서로 다른 종류의 림프구라는 사실은 1968년에 확인되었고, T 세포가 성숙하기 위해 가슴샘을 거쳐야 한다는 점이 명확해졌다.[30] T 세포의 주요 아형인 CD8 양성 T 세포와 CD4 양성 T 세포는 1975년에 규명되었다.[30] 이러한 T 세포 아형들이 성숙하는 과정에서 주조직 적합성 복합체 (MHC) 수용체에 기능적으로 결합하는 세포만 살아남는 긍정적 선택 과정은 1990년대에 밝혀졌다.[30] 또한, 자신의 몸 성분에 반응하는 T 세포가 제거되는 부정적 선택 과정에서 AIRE 유전자의 중요한 역할은 1994년에 이해되었다.[30]

최근 면역학의 발전 덕분에 T 세포 성숙 과정에서 가슴샘의 기능이 더욱 상세하게 밝혀지고 있다.[30]

9. 기타

동물의 가슴샘은 사람의 음식으로 사용될 때, 스위트브레드의 한 종류로 알려져 있다.[23]

가슴샘 근처에는 횡격 신경과 반회 신경이 지나가므로, 가슴샘 절제술을 시행할 때 이러한 신경을 손상시킬 위험이 있다. 횡격 신경이 마비되면 횡격막이 위로 올라간 채로 유지되어 숨쉬기 어려워질 수 있고, 반회 신경이 마비되면 목소리가 쉬는 애성이 나타날 수 있다.

어린이가 학대를 받으면 가슴샘이 심하게 위축되는 것으로 알려져 있으며, 이는 법의학에서 학대받는 아동을 식별하는 하나의 지표가 된다.

10. 관련 학회


  • 일본 면역학회
  • 일본 면역 치료 학회
  • 일본 면역 독성 학회
  • 일본 비교 면역 학회
  • 일본 임상 면역 학회
  • 일본 신경 면역 학회
  • 일본 생식 면역 학회
  • 일본 식품 면역 학회
  • 일본 알레르기 학회

참조

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[2] 서적 Gray's Anatomy: The Anatomical Basis of Clinical Practice Churchill Livingstone 2008
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[37] 서적 医科免疫学
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