운동과 선천성 면역

 

1. 운동과 백혈구

 

혈액은 액체성분의 혈장(plasma)과 유형성분인 혈구세포로 구성되어 있는데, 혈구세포 중  적혈구(red blood cells, erythrocytes)는 우리 몸에 산소를 운반하는 역할을 하고, 혈소판(platelets, thrombocytes)은 혈액응고 작용을 하며, 백혈구(white blood cells, leukocytes)는 림프계세포(림프구)와 골수계세포(골수구)로 나누어지며, 골수계세포는 단구(monocyte), 대식세포(macrophage), 호중구(neutrophil), 호산구(eosinophil), 호염기구(basophil) 등으로서 식세포작용과 병균 등에 대한 항균작용에 관여합니다.

 

건강을 위해 신체활동과 운동을 하는 일반인과 경기력 향상을 위해서 운동과 스포츠에 참가하는 선수들에서 선천성 면역기능저하에 의한 면역억압 상태는 감염과 질환을 초래하게 되고, 결국 경기수행능력에 제한적 요소로서 작용하기 때문에 혈액백혈구와 그 아형(호중구, 호염기구, 호산구, 단구)은 인체 면역계에 중요한 역할을 합니다.

1893년 Schultz에 의해서 운동유발성 백혈구증가증(exercise-induced leukocytosis)이 최초로 발표된 이후 현재까지 운동형태(유산소운동, 저항성운동), 운동강도, 운동지속시간 및 피검자의 체력 차이 등 여러 가지 변인들에도 불구하고 운동 중과 운동 후 일관되게 보고되어 오고 있습니다.

운동유발성 백혈구 증가증의 메커니즘은 첫째, 혈행동태적 요소로서 심박출량의 증가 둘째, 운동시 세포외액의 증가에 의해 초래되는 혈액농축(hemoconcentration) 셋째, 아드레날린 등의 상호작용의 결과로소 일어나는 것으로 밝혀져 있습니다.

 

2. 운동과 호중구

 

호중구(neutrophil ; 다형핵 호중구, polymorphonuclear neutrophil ;PMN)는 순환백혈구 중에서 가장 많은 비율(55-60%)을  차지하는 식세포(phagocyte)로서 자연살해세포(NK cell)와 더불어 인체에 바이러스 등 세균이 침범할 때 첫번째로 막는 최선방 방어선의 역할을 맡고 있을뿐만 아니라 T와 B림프구 활성에 영향을 미치는 면역조절성 사이토카인의 합성과 방출에 참가하는 것으로 알려져 있습니다.

그러므로 호중구는 원심성(식작용과 탈과립)과 구심성(면역조절성) 면역반응의 연결고리와 같은 역할을 수행하고 있다고 보시면 됩니다.

많은 선행연구들은 운동 중과 후에 호중구증가증(neutrophilia)을 보고하고 있는데, 특히 단시간 최대운동 후 호중구증가증은 호중구활성의 특이표식자로서 사용되는 미엘로페록시다제(myeloperoxidase ; MPO)의 증가와 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다.

이처럼 운동 중 호중구 증가의 주요 메커니즘은 혈행동태적 재분배에 기인하는 marginal pool로부터 백혈구의 동원과 코티졸과 카테콜라민 분비에 의한 증가로 간주되고 있습니다.

 

1) 운동이 호중구 기능에 미치는 영향

저, 중강도의 운동은 식작용과 산화적 폭발과 같은 호중구의 기능을 활성화시켜 박테리아와 바이러스를 살해하는 능력을 증가시키지만, 격렬한 운동이나 트레이닝 기간에는 호중구기능이 억압되어 상기도감염(URTI)의 위험성이 증가할 수 있다고 여러 선행연구자들은 보고하고 있습니다.

운동 수행시에 면역체계에 관한 생리적 스트레스의 좋은 지표로서 제시되고 있는 호중구/림프구 비율은 격렬한 지구성 운동 후 증가하는 것으로 알려져 있는데, 그 원인은 호중구의 절대수와 비율에서의 증가보다 운동 후 회복기에 보이는 일시적인 림프구 감소증(lymphopenia)과 더불어 스트레스 호르몬으로 알려진 코티졸의 증가에 기인하여 일어나는 것으로 볼 수 있습니다.

 

3. 운동과 단구/대식세포

 

단구(monocytes)는 전체 백혈구 중 3-7%의 비율을 차지하고 있으며, 조직 내 침입 세균을 소화시키는 중요한 방어역할을 맡고 있는 식세포입니다. 운동이 단구에 미치는 영향은 명확히 밝혀져 있지 않는데, 연구자들에 따라서 증가 혹은 감소하는 것으로 보고되어 있습니다. 대식세포(macrophage)는 감염에 대한 저항성, 특이면역조절, 암에 대한 감시 등 면역체계에서 중추적 역할을 하기 때문에 신체운동의 영향을 연구하는데 적절한 세포아형입니다.  인체 내 감염질환에 대한 첫번째 장벽인 대식세포는 운동 후 증가하는 것으로 보고되어 있습니다.

 

4. 운동과 호산구/호염기구

 

호산구(eosinophils)는 순환백혈구의 1-3%의 비율을 차지하고, 체내에 알레르기를 일으키는 이물질이 침범했을 때 대항하는 역할을 합니다. 호염기구(basophils)는 순환백혈구의 0.0-0.7%의 미세한 비율을 차지하고 있으며, 모세혈관에서 응혈방지작용을 하는 것으로 알려져 있습니다. 운동이 호산구와 호염기구에 미치는 영향에 관한 선행연구는 미흡한 실정인데, 연구자들 따라 증가 혹은 감소를 보이는 것으로 보고되어 있습니다.

 

5. 운동과 자연살해세포 

 

자연살해세포(natural killer cells ; NK cells)는 선천성 면역계의 부분으로서 여러가지 종양과 바이러스에 감염된 세포에 대한 자연발생적 세포 붕괴 활성을 표현하는데 독특합니다. 혈액 림프구의 약 15%를 차지하며, 암과 같은 악성질환(malignant disease)의 확대에 대한 최일선 방어에 중요한 역할을 하는 것으로 생각되고 있습니다.

세 가지 중요한 림프구아형(T, B 및 NK세포)중의 하나인 자연살해세포는 운동에 대하여 가장 반응적인데, 여러가지 운동강도와 운동지속시간에도 불구하고 신체활동에 의해 NK세포수와 활성은 운동직후 상당히 증가하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나, 마라톤 철인3종경기와 같은 탈진적인 지구성 운동 후 및 격렬한 트레이닝 후에는 NK세포의 비율과 절대수가 감소되어 선천성 면역기능이 억압되는 것으로 간주되고 있습니다.