조혈계

1. 개요

조혈계는 혈액 세포 성분이 형성되는 과정을 의미한다. 골수의 조혈모세포는 다양한 성숙 혈액 세포 유형과 조직을 생성할 수 있으며, 자가 재생을 통해 줄기세포 풀을 유지한다. 발달 중인 배아에서는 난황낭에서 혈액이 형성되기 시작하여, 비장, 간, 림프절을 거쳐 골수로 이동한다. 조혈은 혈액 세포를 생성하는 과정으로, 적혈구, 림프구, 골수계 세포 등 세 가지 계통의 혈액 세포를 포함한다. 조혈모세포 이식은 특정 혈액암이나 면역 질환 치료에 사용되며, 생명을 위협하는 질병 환자에게 시행된다.

2. 구조

조혈 작용은 뼈의 수질인 골수에서 일어나며, 모든 종류의 성숙한 혈액 세포와 조직을 생성하는 조혈모세포(HSC)에 의해 이루어진다. 조혈모세포는 자가 재생 능력을 가지고 있어 분화 시에도 일부는 줄기세포로 남아 줄기세포 풀(pool)을 유지한다. 이를 비대칭 분할이라고 한다.

발생 초기에는 난황낭의 혈액섬에서 혈액 형성이 시작되며, 이후 지라, 간, 림프절로 이동한다. 골수가 발달하면서 대부분의 혈구 형성은 골수에서 이루어진다. 림프구의 성숙, 활성화, 일부 증식은 지라, 흉선, 림프절에서 계속된다. 소아에서는 넙다리뼈, 정강뼈와 같은 긴뼈의 골수에서, 성인의 경우 볼기뼈, 머리뼈, 척추, 복장뼈 등에서 조혈이 주로 발생한다.

2.1. 줄기세포

조혈모세포(HSC)는 뼈의 수질인 골수에 있으며, 모든 종류의 성숙한 혈액 세포와 조직을 생성하는 능력을 가지고 있다. 조혈모세포는 자가 재생 세포이다. 분화할 때 딸세포 중 적어도 일부는 조혈모세포로 남아 있어 줄기세포 풀(pool)이 고갈되지 않는다. 이 현상을 비대칭 분할(asymmetric divistion)이라고 한다. 조혈모세포의 다른 딸세포들(골수계 전구세포와 림프계 전구세포)은 하나 이상의 특정 유형의 혈구 생성을 유도하는 다른 분화 경로를 따를 수 있지만 스스로를 재생할 수는 없다. 전구세포 풀은 이질적이며, 장기 자가 재생 조혈모세포(long term self-renewing HSC)와 일시적 자가 재생 조혈모세포(단기 조혈모세포, transiently self-renewing HSC)의 두 그룹으로 나눌 수 있다. 이것은 신체의 생명 유지에 필요한 중요한 과정 중 하나이다.

2.2. 발생

발달 중인 배아에서 혈액 형성은 혈액섬이라고 하는 난황낭의 혈액 세포 집합체에서 발생한다. 발생이 진행됨에 따라 지라, 간, 림프절에서 혈액이 만들어지기 시작한다. 골수가 발달하면 결국에는 골수가 전체 유기체에 있는 대부분의 혈구를 형성하는 임무를 맡는다. 그러나 지라, 흉선, 림프절에서 림프구의 성숙, 활성화, 일부 증식이 여전히 일어난다. 소아에서 조혈은 넙다리뼈, 정강뼈와 같은 긴뼈의 골수에서 발생한다. 성인의 경우 주로 볼기뼈, 머리뼈, 척추, 복장뼈 등에서 발생한다.

3. 기능

조혈은 혈액 세포 성분이 형성되는 과정으로, 모든 세포성 혈액 성분은 조혈모세포에서 파생된다. 건강한 성인의 경우, 말초 순환에서 정상 상태를 유지하기 위해 매일 약 10¹¹~10¹²개의 새로운 혈액 세포가 생성된다.

혈액 세포는 크게 세 가지 계통으로 나뉜다.

* 적혈구: 산소 운반을 담당한다.
* 림프구: 적응면역 체계에 관여한다.
* 골수계 세포: 과립구, 거핵 세포, 대식세포 등을 포함하며 선천면역이나 혈액응고 등에 관여한다.

3.1. 적혈구

적혈구는 산소를 운반하는 세포이다. 기능적인 적혈구는 혈액으로 방출된다. 미성숙 적혈구인 망상적혈구의 수는 적혈구생성 속도의 추정치를 계산하는 단서가 된다.

3.2. 림프구

림프구는 적응면역 체계의 초석이다. 림프구는 림프계 전구세포에서 파생되며, T세포, B세포, 자연 살해 세포로 구성된다. 림프구를 생성하는 과정은 림프구생성이다.

3.3. 골수계 세포

과립구, 거핵 세포, 대식세포 등을 포함하는 골수계 세포는 선천면역이나 혈액응고와 같은 다양한 역할에 관여한다. 이들은 공통 골수 전구세포에서 유래한다. 골수계 세포를 생성하는 과정은 골수세포형성이다.

4. 임상적 중요성

조혈모세포 이식(HSCT)은 손상된 조혈모세포를 대체하기 위해 새로운 조혈모세포를 이식하는 치료법이다. 일반적으로 골수, 말초 혈액, 제대혈에서 추출한 다능성 조혈모세포를 이식한다. 다발성 골수종이나 백혈병과 같은 특정 혈액암이나 골수암 환자에게 주로 시행되며, 이식 전에는 방사선이나 화학요법을 통해 환자(수혜자)의 면역계를 파괴하는 것이 일반적이다. 타가 조혈모세포 이식의 주요 합병증으로는 면역계 파괴로 인한 감염과 이식편대숙주병이 있다.

조혈모세포 이식은 여러 합병증을 유발할 수 있는 위험한 시술이므로, 생명을 위협하는 질병을 가진 환자에게만 제한적으로 시행된다. 그러나 수술 후 생존율이 점차 높아짐에 따라 암뿐만 아니라 자가 면역 질환과 유전성 뼈연골형성장애, 특히 악성 영아 골화석증이나 점액다당질증과 같은 질환에도 활용되고 있다.

4.1. 줄기세포 이식

조혈모세포 이식(HSCT)은 손상된 조혈모세포를 대체하기 위해 새로운 조혈모세포를 이식하는 치료법이다. 일반적으로 골수, 말초 혈액, 제대혈에서 추출한 다능성 조혈모세포를 이식한다.

조혈모세포 이식은 환자 자신의 줄기세포를 사용하는 자가 줄기세포 이식, 다른 기증자로부터 줄기세포를 받는 동종(타가) 줄기세포 이식, 일란성 쌍둥이로부터 받는 동계 줄기세포 이식으로 나눌 수 있다.

다발성 골수종이나 백혈병과 같은 특정 혈액암이나 골수암 환자에게 주로 시행된다. 이식 전에는 방사선이나 화학요법을 통해 환자(수혜자)의 면역계를 파괴하는 것이 일반적이다. 타가 조혈모세포 이식의 주요 합병증으로는 면역계 파괴로 인한 감염과 이식편대숙주병이 있다.

조혈모세포 이식은 여러 합병증을 유발할 수 있는 위험한 시술이므로, 생명을 위협하는 질병을 가진 환자에게만 제한적으로 시행된다. 그러나 수술 후 생존율이 점차 높아짐에 따라 암뿐만 아니라 자가 면역 질환과 유전성 뼈연골형성장애, 특히 악성 영아 골화석증이나 점액다당질증과 같은 질환에도 활용되고 있다.