연세 많으신 할머니나 할아버지들을 보면 가끔씩 무릎이나 허리 등에 대해 가벼운 자극에도 강한 통증을 느끼시는 분들이 계신다. 하지만 이때 병원에 가보게 되면 허리나 무릎 등의 부위에서는 손상이 발견되지 않는 경우가 대부분인데 이런 경우를 만성통증이라고 한다. 이 만성 통증은 경미하고 불편하지 않은 것부터 완전히 장애 상태에 이르기까지 다양하게 나타날 수 있는데 엄청난 불편함을 느끼게 한다. 가장 큰 문제는 만성통증의 정확한 기작이 밝혀지지 않아 치료가 힘들었던 점인데, 최근 만성통증의 기작의 실마리가 풀리는 연구가 많이 진행되었다.
우선 만성통증의 기작을 알아보기 전에 통증의 인지 과정부터 알아보고 넘어가보도록 하자. 우리 몸에 들어오는 다양한 자극 중, 가벼운 촉감은 Aβ fiber라고 불리는 신경을 통해 전달된다. 이때 만약 감각이 해로운 열, 기계적 자극과 같은 통증 자극은 우리 온몸에 존재하는 Aδ와 C fiber라고 불리는 신경을 통해 전기 신호로 바뀐 뒤 척수로 전달이 된다. 이러한 감각 정보는 척수에서 여러 과정을 거쳐 뇌의 다양한 부분에 전달이 되는데, 이마엽앞피질(FFC), 앞띠다발피질(ACC), 체성감각피질, 시상, 뇌섬엽, 소뇌 등이 통증에 의해 반응한다는 것이 연구를 통해 밝혀져 이들 뇌 영역이 통증 인지에 중요한 역할을 하고 있을 것이라 추정하고 있다[1]. 전복측연수(RVM)은 통증을 관장하는 척수 통증 회로를 억제하거나 활성화시키며 통증을 조절한다. 이때 만선통증의 경우 활성화 기능이 증대되어 이질통증을 유발하는 것으로 이해되고 있다; 보통의 경우 통증 감각 세포는 충분히 센 강도의 자극에만 반응하지만, 만성통증은 매우 가벼운 자극임에도 불구하고 강한 통증 작용반응을 일으킨다. 이런 만성 통증은 통증에 관여하는 뇌영역에서의 구조 변화를 일으키고[2], 다양한 뇌영역에서 신경세포의 활성에 변화를 일으킨다. 하지만 앞에서 말한대로 수도관주위회색질(PAG)와 RVM에 의해 뇌의 다양한 영역이 이들 두 영역을 통해 간접적으로 척수에서의 통증반응을 조절한다고 알려진 것과 달리, 앞띠다발피질(ACC) 및 감각피질이 통증을 직접 조절한다는 연구가 최근 보고되었다.
피질 척수로(corticospinal tracts, CSTs) 신경세포들은 주로 운동피질에서 유래되고, 세밀한 운동 조절에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 왔다[3]. 하지만 최근 연구에 따르면 vGluT3+ 신경세포를 표적하는 감각피질 CST가 직접 척수통증회로를 조절하는 것으로 밝혀졌다[4]. 피라미드로절단술(pyramidotomy)를 통한 뇌줄기(brain stem)에 의학적인 변화를 만들면, 생쥐는 가벼운 촉각에 즐어든 반응을 보였고, 또한 해로운 자극에는 문제를 보이지 않았다. 특히, 이 피라미드로절단술은 만성통증에서 나타나는 촉각 이질통증을 강하게 완화시켜 주었다. 이것은 만성통증에서 나타나는 증상들이 뇌줄기(brainstem)에 의학적인 변화를 만들어주는 것으로 해결되었다는 것을 보여준다.
ACC는 통증의 인식, 만성 고통, 그리고 이에 따라오는 감정 질환에 중요한 역할을 하는 뇌영역이다. ACC에 의학적 변화를 일으키면 만성통증에 의한 고통이 줄어들고[5], 만성통증 환경에서는 ACC의 활성이 증가되는 것이 보고되었다[6,7]. 원래 ACC가 직접적으로 척수 통증회로를 조절하는 것인지, 아니면 간접적으로 조절하는 것인지 밝혀지지 않았었으나 다양한 실험을 통해 ACC가 직접 통증 회로를 조절하기도 하는 것이 밝혀졌다[8].
2019 바라던 바이오 봄호
작성자: 18-093 이원준
분야 : 신경과학
참고문헌:
[1] Bushnell, M.C., M Ceko, and L.A. Low, Cognitive and emotional control of pain and its disruption in chronic pain. Nat Rev Neurosci, 2013. 14(7): p502-11.
[2] May, A., Chronic pain may change the structure of the brain. Pain, 2008. 137(1): p.7-15.
[3] Lemon, R.N., Descending pathways in motor control. Annu Rev Neurosci, 2008. 31: p.195-218
[4] Liu, Y., et al., Touch and tractile neuropathic pain sensitivity are set by corticospinal projections. Nature, 2019. 561(724): p. 547-550
[5] Zhuo, M., Cortical excitation and chronic pain. Trends Neurosci, 2008. 31(4): p.199-207.
[6] Chen, T., et al., Postsynaptic potentiation of corticospinal projecting neurons in the anterior cingulate cortex after nerve injury. Mol Pain, 2014. 10: p.33
[7] Chen, T., et al., Postsynaptic insertion of AMPA receptor onto cortical pyramidal neurons in the anterior cingulate cortex after peripheral nerve injury. Mol Brain, 2014.7: p. 76.
[8] Chen, T., et al., Top-down descending facilitation of spinal sensory excitatory transmission from the anterior cingulate cortex. Nat Commun, 2018. 9(1): p.1886
[9] 백명인, 만성 통증 신경회로의 Top-down 조절 기작, 분자세포생물학 뉴스레터, 2018.12
이미지:
[1] http://www.hankookilbo.com/News/Read/201812221922330857
[2] http://m.blog.daum.net/mojjustice/8706483
[3] 백명인, 만성 통증 신경회로의 Top-down 조절 기작, 분자세포생물학 뉴스레터, 2018.12
ⓒ KOSMOS Biology