눈의 각막은 생리학자들을 놀라게 만든다
(Eye Cornea Stuns Physiologists)
by Jerry Bergman, PhD
각막 : 몇 주 전에 생각했던 것보다 더 복잡했다.
과학이 발전함에 따라 진화론은 퇴보한다.
생물의 지적설계(intelligent design)를 지지하는 새로운 과학적 발견들이 거의 매주 이어지고 있다. 이 글에서 검토한 연구도 다르지 않다.
오랫동안 눈을 보호하는 각막(cornea, 투명한 외부 덮개)에는 기억 T 세포(memory T cells)가 없다고 믿어왔다. 왜냐하면 어떤 공격적 면역세포는 각막 조직의 투명한 층을 손상시킬 수 있고, 결과적으로 시력을 현저하게 저하시킬 수 있기 때문이었다. 빛을 제대로 굴절시키기 위해서는, 각막은 방해하는 입자들 없이 투명하게 유지되어야 한다. 각막의 앞쪽 층의 높은 투명도는 시야를 선명하게 하기 위해서 중요하다. 각막은 다섯 개의 주요 층으로 이루어진 복잡한 구조이다 : 상피(epithelium), 보우만막(Bowman’s membrane), 실질(stroma), 데스메막(Descemet’s membrane), 내피(endothelium, most inner layer). (그림 1을 보라).
그림 1. 각막의 5가지 주요 층(두께 척도는 사용 안함). <From Wikimedia Commons. Illustration by Parker Ludwig>.
각막의 구조
바깥쪽의 상피(epithelium) 층은 이물질이 눈에 들어오는 것을 방지하는 중요한 장벽을 제공한다. 이것은 기저세포의 단일 층과, 각질화되지 않은 층상의 5개의 세포 층, 치밀하게 접합되어 함께 붙어있는 중층편평상피세포(stratified squamous epithelial cells)로 구성되어 있다. 이 층은 유체 손실을 줄이고, 병원체의 침투로부터 눈을 보호하는 효과적인 장벽을 형성한다.[1]
보우만막(Bowman’s membrane)은 주로 콜라겐 섬유(collagen fibers)로 구성되어 있는데, 콜라겐 섬유는 각막을 구조적으로 보강하고, 각막의 적절한 형태가 유지되도록 한다.
각막 두께의 90%는 주로 실질(stroma) 층으로 이루어지는데, 주로 물과 콜라겐으로 구성되어 있으며, 각막에 필요한 구조적 무결성 및 유연성과 강도를 제공한다. 눈을 비빌 때처럼, 각막에 가해지는 압력은 각막의 탄력성과 형태를 유지하려는 능력에 의해 보상된다.
데스메막(Descemet’s membrane)은 내피(endothelium)를 각막에 고정시키는 동시에, 영양분과 고분자가 각막의 실질 내로 들어갈 수 있도록 한다.[2] 윤부(limbus)로 알려진 각막공막경계(corneoscleral junction)는 공막(sclera)으로부터 각막을 구분하는데, 공막은 눈의 구조적 무결성을 지지하는 해면질의 섬유아세포 결합조직으로 구성되어 있다.
각막 내피(endothelium)는 각막의 뒷면에 있는 분화된, 납작한, 미토콘드리아가 풍부한 세포들로 구성된다. 그것은 각막의 뒷면을 가로지르는 유체 및 용질(solute) 수송을 조절하여, 광학적 투명성에 필요한 약간의 탈수 상태를 유지한다.
각막은 눈물과 눈 속의 수양액(aqueous humor, 방수)로부터 영양분을 공급받는다. 다양한 감염성 질환 및 염증성 질환에 기인한 각막의 흉터는 시력 감퇴와 심각한 경우 실명으로 이어진다.
이 복잡한 구조는 눈을 보호하기에 적합하다.
지금까지, 이 복잡한 각막 구조만으로도 박테리아와 바이러스의 공격으로부터 눈을 충분히 보호할 수 있는 것으로 추정됐었다. 게다가 "공격적인 면역세포는 투명한 조직 층들을 손상시키고 시력을 방해할 수 있기" 때문에, 시력을 보호하기 위해 면역 반응은 억제되는 것으로 알려져 있었다.[3] 연구자들은 면역에 관여하는 특별한 기억 T 세포(memory T cells)가 투명한 각막에 정상적으로 존재하지 않는다고 가정했었다. 그리고 T 세포가 각막에서 면역 기억 집단을 형성하고 지속하는지 여부는 명확하지 않았다.[4] 이제 새로운 발견에 의하면, 조직을 둘러싸고 있는 특수한 면역 세포들이 병원균을 공격할 준비가 되어 있다는 것이 확인되었다. 게다가, 이전에 접촉했던 병원체를 빠르게 공격하는 T 세포인, 긴 수명의 면역 세포(long-lived immune cells)는 감염 후에도 지속되는 '면역 기억(immune memory)'을 생성하는 것이 이제 밝혀졌다.
연구 방법
존스 홉킨스 대학의 연구자들은 강력한 다중광자 현미경(multiphoton microscope)과 이광자 생체 현미경(intravital two-photon microscopy)을 사용했는데, 여기에서 이광자 형광 들뜸(two-photon fluorescence excitation)은 두 개의 광자가 형광단(fluorophore, 광 들뜸으로 재발산이 가능한 형광 화합물)에서 서로 펨토초(femtosecond, 1천조 분의 1초, 또는 10^-15초) 내에 도달함으로써 원인될 수 있다. 이 기법은 6마리의 건강한 성체 쥐의 살아있는 각막을 검사하는데 사용되었다.
단순 헤르페스 바이러스(herpes simplex virus)에 감염됐던 눈에서, 그들은 면역 기억세포의 전구체인, 세포독성 T세포(cytotoxic T-cells)와 헬퍼 T세포(T-helper cells)가 각막에 침투하여, 감염 후 한 달 동안 지속되는 것을 보았다. 추가 연구를 통해서, 세포독성 T세포가 각막에 상주하는 긴 수명의 기억 세포로 발전하는 것이 밝혀졌다.[5]
새로운 연구는 "T세포가 건강한 각막에서는 발견되지 않는다는 현재의 생각을 뒤집고, 바이러스 감염과 싸우고 순찰하는, 긴 수명의 기억 T세포가 각막에 존재하며, 감염에 대한 눈의 면역 반응에 대한 우리의 이해를 넓혀주고 있다"고 결론내리고 있었다.[6]
그림 2. 척추동물 눈의 주요 구조들.
이 발견은 눈의 각막 구조가 이전에 믿고 있었던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 보여준다.[7] 이 발견이 시사하는 바는 치료하지 않을 경우 실명을 유발할 수 있는 만성 안구건조증, 각막 이식 거부반응, 특정 자가면역질환을 앓고 있는 사람의 진행성 각막 상실 등과 같은 질병에 대한 더 나은 이해를 포함한다. 각막 감염은 아프리카에서 더 흔하며, 다행히 선진국에서는 드물게 발생한다.[8] 각막 실명의 주요 원인으로는 비타민 A 결핍, 세균·진균·바이러스 감염 후유증, 안구 외상, 선천성 질환, 전통요법 및 가정요법(통증 완화나 시력 개선에 도움이 되기보다는 눈을 해치는 경우가 많다) 등이다.
요약
새로운 연구는 눈의 각막에 침입한 병원균이 긴 수명의 기억 T세포를 촉발시킬 수 있다는 것을 밝혀냈다. 이러한 반응을 통해 우리는 눈 구조의 복잡성과 그것을 보호하기 위해 내장된 보호 수준을 더 잘 이해할 수 있게 되었다. 이 발견은 눈의 복잡성에 대한 과학적 지식을 더해주고 있으며, 어떻게 그것이 평생 동안 건강하게 작동될 수 있는지를 보여준다. 의심할 여지 없이 더 많은 연구들이 이루어지면, 과학자들은 눈이 얼마나 잘 설계되었는지 배울 수 있게 될 것이다. 눈은 지적설계와 전문적 생체공학에 대한 증거인 것이다.
References
[1] “Corneal Epithelium.” LifeMap Discovery. https://discovery.lifemapsc.com/in-vivo-development/eye/corneal-epithelium, 2022.
[2] Khurana, A.K., and Indu Khurana. Anatomy and Physiology of Eye, Third Edition. CBS Publishers & Distributors: New Delhi, India, 2017.
[3] Mallapaty, Smriti. A surprise in the eye: Long-lived T cells patrol the cornea. Nature; https://www.nature.com/articles/d41586-022-01578-2, 3 June 2022.
[4] Loi, J.K., et al., Corneal tissue-resident memory T cells form a unique immune compartment at the ocular surface. Cell Reports 39(8):110852, 24 May 2022.
[5] Mallapaty, 2022.
[6] The Peter Doherty Institute for Infection and Immunity. Cornea T cells protect eyes from viral infections, researchers discover. Science Daily; https://www.sciencedaily.com/releases/2022/05/220524110713.htm, 25 May 2022.
[7] Loi, et al., 2022.
[8] “Corneal Blindness.” See International; https://www.seeintl.org/corneal-blindness/.
*참조 : 사람의 눈은 나노스케일의 해상도를 가지고 있다.
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사람의 눈은 단일 광자도 감지할 수 있었다.
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사람의 눈이 감정을 표현할 수 있게 된 이유는?
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완벽한 상을 맺기 위한 망막의 협동은 설계를 가리킨다.
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보기 위해서는 눈 외에도 많은 것들이 필요하다.
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살아있는 조직으로 만들어진 카메라, 사람의 눈! “하나님의 형상대로 사람을 창조하시되”
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남자와 여자는 말 그대로 다르게 본다.
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눈물의 기적! 웃거나 울 때 왜 눈물을 흘리는가?
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거대한 겹눈을 가졌던 게에서 진화의 증거는 없었다.
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출처 : CEH, 2022. 6. 14.
주소 : https://crev.info/2022/06/eye-cornea-stuns-physiologists/
번역 : 미디어위원회
눈의 각막은 생리학자들을 놀라게 만든다
(Eye Cornea Stuns Physiologists)
by Jerry Bergman, PhD
각막 : 몇 주 전에 생각했던 것보다 더 복잡했다.
과학이 발전함에 따라 진화론은 퇴보한다.
생물의 지적설계(intelligent design)를 지지하는 새로운 과학적 발견들이 거의 매주 이어지고 있다. 이 글에서 검토한 연구도 다르지 않다.
오랫동안 눈을 보호하는 각막(cornea, 투명한 외부 덮개)에는 기억 T 세포(memory T cells)가 없다고 믿어왔다. 왜냐하면 어떤 공격적 면역세포는 각막 조직의 투명한 층을 손상시킬 수 있고, 결과적으로 시력을 현저하게 저하시킬 수 있기 때문이었다. 빛을 제대로 굴절시키기 위해서는, 각막은 방해하는 입자들 없이 투명하게 유지되어야 한다. 각막의 앞쪽 층의 높은 투명도는 시야를 선명하게 하기 위해서 중요하다. 각막은 다섯 개의 주요 층으로 이루어진 복잡한 구조이다 : 상피(epithelium), 보우만막(Bowman’s membrane), 실질(stroma), 데스메막(Descemet’s membrane), 내피(endothelium, most inner layer). (그림 1을 보라).
그림 1. 각막의 5가지 주요 층(두께 척도는 사용 안함). <From Wikimedia Commons. Illustration by Parker Ludwig>.
각막의 구조
바깥쪽의 상피(epithelium) 층은 이물질이 눈에 들어오는 것을 방지하는 중요한 장벽을 제공한다. 이것은 기저세포의 단일 층과, 각질화되지 않은 층상의 5개의 세포 층, 치밀하게 접합되어 함께 붙어있는 중층편평상피세포(stratified squamous epithelial cells)로 구성되어 있다. 이 층은 유체 손실을 줄이고, 병원체의 침투로부터 눈을 보호하는 효과적인 장벽을 형성한다.[1]
보우만막(Bowman’s membrane)은 주로 콜라겐 섬유(collagen fibers)로 구성되어 있는데, 콜라겐 섬유는 각막을 구조적으로 보강하고, 각막의 적절한 형태가 유지되도록 한다.
각막 두께의 90%는 주로 실질(stroma) 층으로 이루어지는데, 주로 물과 콜라겐으로 구성되어 있으며, 각막에 필요한 구조적 무결성 및 유연성과 강도를 제공한다. 눈을 비빌 때처럼, 각막에 가해지는 압력은 각막의 탄력성과 형태를 유지하려는 능력에 의해 보상된다.
데스메막(Descemet’s membrane)은 내피(endothelium)를 각막에 고정시키는 동시에, 영양분과 고분자가 각막의 실질 내로 들어갈 수 있도록 한다.[2] 윤부(limbus)로 알려진 각막공막경계(corneoscleral junction)는 공막(sclera)으로부터 각막을 구분하는데, 공막은 눈의 구조적 무결성을 지지하는 해면질의 섬유아세포 결합조직으로 구성되어 있다.
각막 내피(endothelium)는 각막의 뒷면에 있는 분화된, 납작한, 미토콘드리아가 풍부한 세포들로 구성된다. 그것은 각막의 뒷면을 가로지르는 유체 및 용질(solute) 수송을 조절하여, 광학적 투명성에 필요한 약간의 탈수 상태를 유지한다.
각막은 눈물과 눈 속의 수양액(aqueous humor, 방수)로부터 영양분을 공급받는다. 다양한 감염성 질환 및 염증성 질환에 기인한 각막의 흉터는 시력 감퇴와 심각한 경우 실명으로 이어진다.
이 복잡한 구조는 눈을 보호하기에 적합하다.
지금까지, 이 복잡한 각막 구조만으로도 박테리아와 바이러스의 공격으로부터 눈을 충분히 보호할 수 있는 것으로 추정됐었다. 게다가 "공격적인 면역세포는 투명한 조직 층들을 손상시키고 시력을 방해할 수 있기" 때문에, 시력을 보호하기 위해 면역 반응은 억제되는 것으로 알려져 있었다.[3] 연구자들은 면역에 관여하는 특별한 기억 T 세포(memory T cells)가 투명한 각막에 정상적으로 존재하지 않는다고 가정했었다. 그리고 T 세포가 각막에서 면역 기억 집단을 형성하고 지속하는지 여부는 명확하지 않았다.[4] 이제 새로운 발견에 의하면, 조직을 둘러싸고 있는 특수한 면역 세포들이 병원균을 공격할 준비가 되어 있다는 것이 확인되었다. 게다가, 이전에 접촉했던 병원체를 빠르게 공격하는 T 세포인, 긴 수명의 면역 세포(long-lived immune cells)는 감염 후에도 지속되는 '면역 기억(immune memory)'을 생성하는 것이 이제 밝혀졌다.
연구 방법
존스 홉킨스 대학의 연구자들은 강력한 다중광자 현미경(multiphoton microscope)과 이광자 생체 현미경(intravital two-photon microscopy)을 사용했는데, 여기에서 이광자 형광 들뜸(two-photon fluorescence excitation)은 두 개의 광자가 형광단(fluorophore, 광 들뜸으로 재발산이 가능한 형광 화합물)에서 서로 펨토초(femtosecond, 1천조 분의 1초, 또는 10^-15초) 내에 도달함으로써 원인될 수 있다. 이 기법은 6마리의 건강한 성체 쥐의 살아있는 각막을 검사하는데 사용되었다.
단순 헤르페스 바이러스(herpes simplex virus)에 감염됐던 눈에서, 그들은 면역 기억세포의 전구체인, 세포독성 T세포(cytotoxic T-cells)와 헬퍼 T세포(T-helper cells)가 각막에 침투하여, 감염 후 한 달 동안 지속되는 것을 보았다. 추가 연구를 통해서, 세포독성 T세포가 각막에 상주하는 긴 수명의 기억 세포로 발전하는 것이 밝혀졌다.[5]
새로운 연구는 "T세포가 건강한 각막에서는 발견되지 않는다는 현재의 생각을 뒤집고, 바이러스 감염과 싸우고 순찰하는, 긴 수명의 기억 T세포가 각막에 존재하며, 감염에 대한 눈의 면역 반응에 대한 우리의 이해를 넓혀주고 있다"고 결론내리고 있었다.[6]
그림 2. 척추동물 눈의 주요 구조들.
이 발견은 눈의 각막 구조가 이전에 믿고 있었던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 보여준다.[7] 이 발견이 시사하는 바는 치료하지 않을 경우 실명을 유발할 수 있는 만성 안구건조증, 각막 이식 거부반응, 특정 자가면역질환을 앓고 있는 사람의 진행성 각막 상실 등과 같은 질병에 대한 더 나은 이해를 포함한다. 각막 감염은 아프리카에서 더 흔하며, 다행히 선진국에서는 드물게 발생한다.[8] 각막 실명의 주요 원인으로는 비타민 A 결핍, 세균·진균·바이러스 감염 후유증, 안구 외상, 선천성 질환, 전통요법 및 가정요법(통증 완화나 시력 개선에 도움이 되기보다는 눈을 해치는 경우가 많다) 등이다.
요약
새로운 연구는 눈의 각막에 침입한 병원균이 긴 수명의 기억 T세포를 촉발시킬 수 있다는 것을 밝혀냈다. 이러한 반응을 통해 우리는 눈 구조의 복잡성과 그것을 보호하기 위해 내장된 보호 수준을 더 잘 이해할 수 있게 되었다. 이 발견은 눈의 복잡성에 대한 과학적 지식을 더해주고 있으며, 어떻게 그것이 평생 동안 건강하게 작동될 수 있는지를 보여준다. 의심할 여지 없이 더 많은 연구들이 이루어지면, 과학자들은 눈이 얼마나 잘 설계되었는지 배울 수 있게 될 것이다. 눈은 지적설계와 전문적 생체공학에 대한 증거인 것이다.
References
[1] “Corneal Epithelium.” LifeMap Discovery. https://discovery.lifemapsc.com/in-vivo-development/eye/corneal-epithelium, 2022.
[2] Khurana, A.K., and Indu Khurana. Anatomy and Physiology of Eye, Third Edition. CBS Publishers & Distributors: New Delhi, India, 2017.
[3] Mallapaty, Smriti. A surprise in the eye: Long-lived T cells patrol the cornea. Nature; https://www.nature.com/articles/d41586-022-01578-2, 3 June 2022.
[4] Loi, J.K., et al., Corneal tissue-resident memory T cells form a unique immune compartment at the ocular surface. Cell Reports 39(8):110852, 24 May 2022.
[5] Mallapaty, 2022.
[6] The Peter Doherty Institute for Infection and Immunity. Cornea T cells protect eyes from viral infections, researchers discover. Science Daily; https://www.sciencedaily.com/releases/2022/05/220524110713.htm, 25 May 2022.
[7] Loi, et al., 2022.
[8] “Corneal Blindness.” See International; https://www.seeintl.org/corneal-blindness/.
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캄브리아기에서 고도로 발달된 새우 눈이 발견되었다 : 3,000 개의 겹눈을 가진 생물이 하등한 동물인가?
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16,000 개의 거대한 겹눈이 5억 년 전에 이미? : 아노말로카리스는 고도로 복잡한 눈을 가지고 있었다.
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거미불가사리는 피부로 본다.
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위장의 천재 문어는 피부로 빛을 감지하고 있었다! : 로봇 공학자들은 문어의 팔은 모방하고 있다.
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첨단광학도 흉내 못내는 '동물의 눈'
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간단한 눈은 진화를 지지하는가? : 로돕신, 광수용체 세포, 안점 등은 극도로 복잡하다.
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눈의 창조설계적 특성
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보기 위해서는 눈 외에도 많은 것들이 필요하다
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진화가 눈을 만들 수 있을까? 절대 그럴 수 없다!
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새우 눈의 설계 : 반사 나노기술은 새로운 광학 코팅에 영감을 주고 있다.
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거대한 겹눈을 가졌던 게에서 진화의 증거는 없었다.
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출처 : CEH, 2022. 6. 14.
주소 : https://crev.info/2022/06/eye-cornea-stuns-physiologists/
번역 : 미디어위원회