골수

골수는 뼈 내부의 해면 부위에 있는 반고형의 조직이다. 조류와 포유류에서 골수는 새로운 혈액세포의 생산 즉 조혈과정에 있어서 제일 중요한 장소이다. 골수는 조혈세포, 골수지방조직, 지지 기능을 가진 기질세포 등으로 구성되어 있고, 평균적으로 사람 신체질량의 약 4% 정도를 차지한다. 사람의 골수는 하루에 약 5000억개의 세포를 생산하여 순환계로 내 보낸다. 골수세포 및 림프구세포를 포함함 모든 혈액세포가 골수에서 생성되고, 림프구세포는 성숙과정을 완결하기 위해서 흉선과 비장과 같은 다른 림프기관으로 이동하여야 한다.

골수이식은 백혈병과 같은 특정 암을 포함하여 골수의 심각한 질환을 치료하기 위하여 수행되기도 한다. 또한 골수의 줄기세포는 염증성 장질환과 같은 질환의 치료에 사용될 수도 있고, 이들을 기능성의 신경세포로 전환하는데 성공하기도 하였다.

목차

골수의 구성은 역동적이어서 세포 및 비세포(결합조직)의 구성 성분이 나이와 전신 인자에 대한 반응에 따라 변화된다. 사람의 골수는 혈액세포와 지방세포 중 더 많은 세포 종류에 따라 통상적으로 적색골수 또는 황색골수로 규정한다. 골수의 성분 변화에 대한 정확한 기전은 아직 밝혀지지 않았으나 통상적인 형태로 일어나는데, 신생아의 뼈는 거의 조혈작용이 왕성한 적색골수를 포함하고 있으나 나이에 따라 점차 황색골수로 전환된다. 성인에서는 적색골수는 주로 골반, 뼈의 중심부에 나타나고, 흉골, 두개골, 갈비뼈, 척추 및 어깨뼈 등과 같은 중앙 골격에서 주로 나타나고, 일정하지는 않지만 대퇴골과 상완골과 같은 장골의 골단부위에서도 발견된다. 만성적 저산소증 하에서는 혈액세포의 생산을 증대시키면서 황색골수가 다시 적색골수로 전환된다.

골수를 구성하는 주요 기능적 성분으로는 혈액 및 림프구로 성숙할 전구세포들을 포함하는 세포들이다. 골수는 순환계의 백혈구, 적혈구, 혈소판 등의 세가지 종류의 혈액세포를 생성하는 조혈모세포를 포함하고 있다.

그림1. 골수에서 생성되는 혈액세포 (출처: 한국분자·세포생물학회)

골수의 기질은 조혈 기능에 직접 관련되지 않는 모든 조직으로 형성된다. 이들은 조혈세포의 기능과 분화에 영향을 주는 미세환경을 제공함으로써 조혈 과정에 간접적으로 관여할 수 있다. 예를 들면, 이들은 조혈과정에 중요한 영향을 미치는 집락자극인자(colony stimulating factor: CSF)를 생산한다. 골수의 기질을 형성하는 세포들은 섬유아세포, 철과 헤모글로빈을 제공함으로써 적혈구의 생성에 기여하는 대식세포, 지방세포, 뼈를 합성하는 골아세포, 뼈를 흡수하는 파골세포, 내피세포 등이 있다.

중간엽줄기세포(mesenchymal stem cell: MSC): 골수에 포함되어 있는 MSC는 다양한 종류의 세포로 분화할 수 있는 다능성줄기세포로서, 골아세포, 연골세포, 근세포, 골수지방세포 및 베타- 췌장섬세포 등으로 분화한다.

골수 장벽(bone marrow barrier): 골수의 혈관은 미성숙 혈액세포가 골수를 떠나지 못하도록 억제하는 장벽을 형성한다. 성숙한 혈액세포만이 아쿠아포린과 글리코포린과 같은 세포표면단백질을 가지고 있어 혈관 내피세포에 부착하여 통과할 수 있다.

림프 생성 기능: 적색골수는 림프계의 핵심요소로서 미성숙 조혈전구세포로부터 림프구를 생성하고 흉선과 더불어 가장 중요한 림프 기관이다.  

구획화: 골수에서는 특정 타입의 세포가 특정 부위에 모여 있는 구획이 나타난다. 예를들면, 적혈구, 대식세포, 그리고 이들의 전구세포들은 혈관 주변에 모여 있으며, 과립세포들은 골수의 경계 부근에 모여 있는 것으로 나타난다

골수의 정상적인 구조는 재생불량성 빈혈, 다발성 골수종 또는 결핵과 같은 감염성 질병으로 인해 손상되어 혈액세포와 혈소판의 생성이 줄어들 수 있다.  골수는 또한 조혈전구세포에 발병하는 여러 형태의 백혈병에 의해서도 영향을 받을 수 있다. 이와 더불어 방사선에 노출되거나 화학치료법도 골수 내에서 증식이 왕성한 세포들을 죽이기 때문에 면역 기능이 저하될 수 있다.

골수이식은 적절한 제공자로부터 조혈모세포를 채취하여 환자에게 이식하면, 이 세포들이 골수로 이동하여 혈액세포의 생산을 시작하도록 하는 것이다. 이 것은 선천성 결함, 자가면역질환 또는 악성 종양과 같은 심각한 골수의 질병을 치료하기 위하여 수행된다. 환자 자신의 골수는 약물이나 방사선으로 죽이고 새로운 줄기세포를 주입하는 것이다. 암을 방사선이나 화학요법으로 치료하는 경우, 면역체계를 복구하기 위하여 종종 환자의 조혈모세포를 채취하여 두었다가 치료가 끝난 후에 다시 주입하기도 한다.

뼈, 조혈모세포, 중간엽줄기세포, 조혈작용, 골수이식, 집락자극인자(colony stimulating factor: CSF), 골수 장벽(bone marrow barrier)

Kuby Immunology (7^th ed.) (2013).