용혈

적혈구가 손상되어 혈구 밖으로 헤모글로빈이 빠져 나오는 현상을 용혈이라 한다. 용혈의 원인 중 하나는 병원성 박테리아 또는 곰팡이에 의하여 생성되는 용혈효소(Hemolysins)에 의하여 발생하며, 용혈효소는 적혈구 세포질 막을 손상시켜 세포질의 분해를 유발하여 세포 사멸을 발생시킨다.

목차

체내에서 발생하는 용혈은 주로 간과 비장, 골수세포 등에서 일어나게 되며, 체내에서 용혈 현상이 발생하면 적혈구의 산소 운반 기능이 없어지기 때문에 생체 내에 치명적인 결과를 가져온다. 체내 용혈현상은 다양한 미생물 그람 양성(Streptococcus, Enterococcus, Staphylococcus), 기생충(Plasmodium), 면역질환(약물에 의한 용혈성 빈혈), 유전병(적혈구 질환) 또는 곰팡이에 의하여 생성되는 용혈소(Hemolysin)의 작용에 의하여 나타나며, 용혈소는 적혈구의 세포질을 보호하는 막의 용해를 통해서 세포를 사멸에 이르게 한다. 뿐만 아니라, 물리적 요인에 의한 강한 진탕, 동결융해, 낮은 삼투압 때문에 일어나는 것과 산•알칼리에 의한 pH의 강한 변화, 사포닌•담즙산, 그 밖의 계면활성제나 리소레시틴•염화암모늄(NH₄CL) 등 약품의 화학적 요인에 의한 것이 있다. 체내에서 적혈구가 지나치게 많이 파괴되는 경우 혈액의 산소 운반 능력이 떨어져 빈혈 현상이 발생한다.

적혈구 손상 TEM 이미지 (출처: GettyImagesKorea SPL C002 5702)

용혈현상이 동물의 정상적 생리 현상으로 나타나기도 하지만 동물체 밖에서도 일어난다. 혈액을 장기 저장하는 경우나 저장 상태가 좋지 않을 경우 적혈구가 파괴되는 용혈현상이 발생한다. 또한 혈액에 물을 넣는 경우 적혈구의 삼투압이 높아져 적혈구가 터지거나, 주사기로 혈액을 강제로 흡입하거나 밀어낼 경우 물리적인 힘에 의하여 적혈구가 파괴되어 용혈현상이 일어나기도 한다. 수술 시 적혈구만 모아서 환자의 혈액에 투여하는 경우가 있다. 이럴 때 혈액을 원심분리하여 적혈구만 모으는 데 지나치게 높은 속도로 원심분리를 할 경우 적혈구가 용혈되기도 한다.

용혈을 일으키는 물질로 단백질로 이루어져 있으며 적혈구에 작용하여 손상을 유발하여 헤모글로빈을 유리시키는 생물학적 인자이다. 체내에 다른 형의 적혈구가 유입되었을 때 이를 용혈시켜 막기 위하여 용혈소를 사용한다. 사람에 따라서는 여러 가지 면역 이상에 의하여 자신의 적혈구에 대항하는 자기(自己)용혈소가 만들어져 용혈성 빈혈이 생기게 되는 경우도 있다. 용혈성 연쇄상구균 등 일부 세균이 분비하는 독소가 용혈작용을 할 때는 그 물질을 세균성 용혈소라 하며 그 밖에 뱀독•벌독 등 동물의 분비물 등이 알려져 있다. 세균성 용혈소는 알파용혈효소(Alpha-hemolysin)과 베타용혈효소(Beta-hemolysin)이 알려져 있다. 알파용혈독소의 경우 혈액평판배지(blood agar plate)에서 세균을 키우며 처음으로 발견되었으며, 혈액 세포를 용해시켜 헤모글로빈을 파괴하고 혈액평판배지에서 균체의 집락(콜로니, colony), 주변에 녹색환을 나타낸다. 베타용혈독소는 혈액 세포를 용해시켜 완전히 헤모글로빈을 파괴하고 집락 주변에 투명환을 남긴다. 알려진 알파용혈효소를 생산하는 미생물은 연쇄상구균(Streptococcus pneumoniae, Streptococcus mitis, Streptococcus mutans, Streptococcus salivarius)이며, 베타용혈효소를 생산하는 미생물은 연쇄상구균과 포도상구균(Streptococcus pyogenes, Streptococcus agalactiae, Staphylococcus aureus)등이 있다. 이외에도 감마용혈효소(Gamma-hemolysin)도 생산하지만, 용혈반응이 전혀 일어나지 않으며 질병도 일으키지 않는다. 연쇄상구균과 포도상구균은 서로 다른 용혈효소를 생산하고 실험실에서 이 세균들을 구분하는데 도움이 된다. 용혈효소에 의한 적혈구 용해가 질병의 증상에 어떤 역할을 한다는 명백한 증거는 없지만, 용혈효소는 적혈구 세포에서 헤모글로빈 분자로부터 철을 분리 시키기 때문에 숙주와 미생물의 모든 세포에 있어서 성장에 도움을 받을 수 있을 것이다. 하지만, 인체 내에서 유리된 철은 매우 작으며, 대부분은 헤모글로빈과 같은 것에 결합되어 있어 미생물은 효소를 이용하여 이를 분리하여 사용할 수 있다. 그러므로, 용혈효소를 생산하는 세균은 생산하지 않는 세균들보다 더 잘 자랄 수 있다.

혈액평판배지에서의 용혈효소 효과 (출처: )

용혈성 질환 중 용혈성 빈혈은 적혈구의 파괴 속도가 정상보다 빠르게 손상되어 발생하는 빈혈로서, 선천적으로 적혈구 형태의 이상, 효소 결핍, 이상 혈색소 합성 등의 적혈구 내적인 원인과 적혈구 외적인 원인으로 발생하는 면역성 원인, 약물, 감염, 화상 등에 의하여 생길 수 있다. 또한, 산모의 항체에 의하여 적혈구가 정상보다 빠르게 분해 또는 파괴되는 신생아 용혈병이 있다. 산모의 혈액이 태아의 혈액과 부적합하면 발생할 수 있으며, 적혈구 수는 낮아 빈혈을 유발하고 극히 드물지만 가장 심각하게는 사망에 이를 수 있다.

병원성(pathogenicity), 기생체(parasite), 삼투(osmosis), 그람양성균(Gram-positive bacteria), 화농성 연쇄상구균(Streptococcus pyogenes), 엔테로코커스 페칼리스(Enterococcus faecalis), 스타필로코커스 헤몰리티쿠스(Staphylococcus haemolyticus), 혈액평판배지, 연쇄상구균(Streptococcus), 숙주(Host), 증상(Symptom), 항체(Antibody)

김한신/고려대학교

곽민규/을지대학교