주요 통증 반응의 이해

 

통각 과민증 

 통각을 느끼고 난 이후에 유사한 통증 감각에 민감하게 반응하는 것을 의미하며 통각 수용체의 자극 과민성과 관련된다. 통각 수용체 신경 내부에 지속적인 화학적 변화가 유발된 상태이며 물리적 자극은 2~3일, 열에 의한 자극은 6~7일 정도 지속된다. 특히 교감신경계에 의해 통각 과민 상태가 유지되는 것으로 알려져 있다. 

 

 과거에는 일차적 신경세포의 손상이 생기면 여기에서 주변 신경을 자극하는 물질이 분비되어 주변 신경을 흥분시켜 발생한다고 생각되어 왔으나 최근의 견해는 차이가 있다. 최근의 연구에 따르면 강하고 반복적인 자극은 척수의 신경계 민감성을 변화시키며, 손상 받은 신경 주변의 염증 세포의 활성화, 혈관 확장, 평활근의 수축에 의해 반응이 유발되는 것으로 알려져 있다. 

 

 손상 부위에서 관찰되는 통각 과민성을 일차 통각 과민성이라고 하고, 손상 부위 주변에서 관찰되는 것을 이차 통각 과민성이라고 한다. 

 

 

무해자극 통증

 통각 과민증이 일반적인 통증 유발 자극에 더 많은 통증이 유발되는 것을 의미한다면 무해자극 통증은 일반적으로 통증을 유발하지 않는 가벼운 접촉 등에 의해 통증이 유발되는 상태를 의미한다. 이러한 현상은 척수 신경세포의 민감성이 증가된 결과로 생각되는데 척수에서 자극의 전달이 과장되게 이루어지거나 일반적으로 통증 자극을 완화하는 억제 신경의 기능이 저하되어 나타나는 현상으로 간주된다. 

 

 긴장성 두통, 섬유근육통 등과 같이 말초 신경계의 이상이 확인되지 않지만 주관적 통증을 유발하는 상태와 밀접한 관련이 있는 것으로 판단된다. 

 

 

염증 반응 

 조직 손상에 이해 나타나는 현상으로 발적, 열감, 부종, 기능 손실을 특징으로 한다. 염증 반응을 통해 통각 감각 신경은 민감성(같은 자극에 더 많은 반응을 일으키는 것)이 발생되어 통각 과민성이나 무해자극 통증을 유발하기도 한다. 염증 반응에서는 다양한 화학물질이 통각 수용체를 직접 자극하여 통증을 유발할 수 있다. 또한 면역 체계와 통각 신경계의 반응에 의해 병적 통증이 유발되는 경우도 있다(예 : 류머티스성 관절염 등). 염증 반응은 급성 또는 만성적인 통증 전달 체계의 변화를 유발할 수 있는 것으로 알려져 있다. 

 

 

신경 손상

 통증 감각 신경에 대한 직접적인 손상은 자발성 통증(아무런 자극이 없음에도 불구하고 통증이 유발되는 현상)뿐만 아니라 통증 과민성, 무해자극 통증 등의 현상을 유발할 수 있다. 이러한 현상 중 가장 잘 알려진 것이 복합부위통증증후군이다. 

 

 

와인드 업 

 낮은 수준의 반복적인 자극을 지속할 경우 이에 대한 반응성이 증대되는 것으로 C섬유의 자극에 의해 관찰될 수 있다. 이는 평소에는 신체를 방어하는 기능을 하지만 병리적인 경우 만성 통증을 유발하는 원인이 된다. 일차 통각 수용체를 반복적으로 자극할 경우 다양한 신경 조절 물질의 생성을 촉진하며 글루타메이트(일반적으로 신경을 흥분시키는 전달물질)의 분비가 척수의 등쪽 부위에서 이루어진다. 이러한 변화에 의해 일반적으로는 척수의 이차 신경 흥분을 유발할 수 없는 작은 자극이 척수로 전달되어 대뇌에까지 이어지게 된다. 

 

 특히 이 과정에서 NMDA 수용체의 역할이 매우 중요하다. NMDA 수용체는 마그네슘이 이온 구멍을 막고 있어 평소에는 별달은 역할을 수행하지 않으나 위에서 설명한 바와 같이 작은 자극이 계속 반복되어 NMDA 수용체를 흥분시키는 물질이 분비되면 결국 수용체의 흥분이 일어나게 되는데 이 경우 구멍을 막고 있던 마그네슘이 떨어져 나가면서 구멍을 통해 체내 칼슘이 유입되게 되고 유입된 칼슘을 통해 흥분이 지속되게 되는 과정이 일어난다. 이러한 흥분 상태에서 말초신경에서 전달되는 통각은 증폭되어 대뇌로 전달되게 된다. 

 

 위에 열거한 신경조절물질 이외에 이차 통각 신경의 유전자가 활성화된다는 보고도 있다. 또한 이차 신경 주변의 소교세포의 활성화도 이와 관련된다. 신경 소교세포는 일종의 신경계 내 백혈구라고 할 수 있는 세포로 평소에는 활동을 하지 않고 있으나 신체의 균형을 위협하는 자극에 의해 활성화되며, 손상된 신경을 제거하거나 외부 독성 물질, 박테리아 등을 제거하는 역할을 한다. 하지만 반복된 자극에 의해 소교세포가 활성화되면 이로부터 프로스타글란딘이나 시스토카인등의 물질이 분비되며 이로 인하여 이차 신경 내의 유전자가 활성화되어 통증에 민감한 상태에 이르게 된다. 이러한 과정은 무해통증 자극 현상을 유발하기도 한다. 

 

 

생리적 통증 조절 기능 

 

 중추 신경계가 통증을 조절하는 기능을 갖고 있다는 것은 두 가지 관찰에 근거를 두고 있다. 첫째는 카펜터 등이 중추신경계에는 말초 신경으로부터 올라오는 자극을 억제하는 하행성 신경이 있음을 확인한 것이며 두 번째는 메이어 등이 동물 실험을 통해 수도관주위회색질을 자극할 경우 통증 반응이 감소함을 확인한 것이었다. 이후로 생리적 통증 조절 기능에 대한 연구가 활성화되면서 다음과 같은 중요한 이론이 대두되었다. 

 

생리적 통증 조절의 중요 구조물 

수도관주위회색질(PAG)

 세 번째 뇌실과 네 번째 뇌실을 연결하여 뇌척수액이 흐를 수 있도록 해주는 수도관 주변이 구조물로 통증과 관련한 중요 구조물이다. 이 부위에 아편제 진통제를 소량 주사하거나 전기적 자극을 가할 경우 통증이 상당히 감소됨이 발견하여 통증 조절의 중요한 구조물로 주목되었다. 최근에는 하향성 아편계 물질을 매개하여 통증을 억제한다고 밝혀졌다. 

 

 이 부위는 대뇌의 피질 및 편도와 상호 자극을 교환하는 것으로 밝혀져 있으며 척수로부터의 통증이 대뇌로 전달되는 상호적 기능을 한다. 인간을 대상으로 한 영상 검사에서 위약 반응은 대뇌의 전대상엽의 흥분이 PAG로 전달되어 나타난다고 밝혀졌다. 또한 연수의 부리배내측과 상호 연결을 통해 통증에 관여한다. 동물실험에 따르면 PAG를 자극할 경우 부리배내측 연수(RVM)가 같이 자극되어 통증을 억제하는 기전이 확인되었다. 

 

 요약하면 PAG는 척수에서 올라오는 자극, 대뇌에서 내려오는 자극, 기타 뇌의 통증에 관련하는 여러 영역의 자극이 모이는 곳으로 통증 조절에 중요한 기능을 하는 해부학적 구조물이다. 

 

부리배내측 연수(RVM)

 RVM은 세로토닌과 관련된 큰솔기핵 및 아드레날린과 관련된 부완핵, 시상 및 기타 통증과 관련된 대뇌의 해부학적 구조물과 연결되어 있으며 통증을 조절하는 하향성 신경이 척수 및 삼차 신경 등의 하부 신경체계를 조절하기 위해 마지막으로 신호를 전달하는 해부학적 구조물이다.

 

  RVM은 통증을 완화하거나 악화하는 두 가지 기능을 모두 가지고 있다. 최근까지의 연구에 따르면 RVM에는 통증 관련 신호를 강화하는 on-cell과 신호를 약화하는 off-cell이라는 신경세포가 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들어 아편은 oc-cell의 기능을 저하하고, off-cell의 기능을 강화하여 통증에 효과를 보는 것으로 확인되었다. 이러한 세포가 PAG와 RVM의 상호적 기능을 통해 통증을 강화하거나 악화하는 생리적 기능을 수행하게 된다. 이 영역에서의 통증 악화 및 강화의 기능에 불균형이 발생할 경우 병적 통증 반응이 유도될 수 있다고 알려져 있다. 

 

 이러한 견해는 동물실험 등을 통해 확인되었는데, 염증이나 기타 조직의 손상은 RVM on-cell의 기능을 활성화하여 대뇌에서 통증을 감지하게 하며, 반대로 통증에 대한 생리적 반사작용 및 약물, 신경조절물질 등은 하행성 통증 관련 신경을 통해 RVM에서 통증을 조절하게 된다.