통증의 조절기능과 기전

하행성 통증 조절의 주요 경로 

노드아드레날린 경로 

 하행성 통증 조절경로 중 가장 많이 연구되고 잘 알려진 것이 노르아드레날린 경로이다. 청반, 교뇌 아드레날린 핵, 기타 뇌의 영역에서 기원한 노르아드레날린은 PAG, RVM 등과 정보를 주고받으면서 척수의 등쪽 부위에서 통증을 조절하는 역할을 수행한다. 동물실험에서 PAG와 RVM을 비롯한 노르아드레날린 관련 세포를 전기자극하면 척수액에 노르에피네프린의 분비가 증가하며 이는 통증 감소 효과와 관련이 있다고 보고되고 있다. 특히 노르에피네프린 중 α2 수용체가 통증에 중요한 역할을 한다. 척수의 α2 수용체의 흥분은 신경 연접(신경 간에 화학물질을 통해 전기적 신호를 전달하는 부위) 전과 후에 모두 영향을 미쳐 통증을 완화하는 것으로 밝혀져 있다. 

 

 α2 수용체를 자극하는 화학물질을 척수에 주입할 경우 강한 통증 완화 효과를 거둘 수 있으며 특히 아편계 약물의 효과를 증대할 수 있다. 하지만 α2 수용체와 달리 α1 수용체를 자극하면 통증이 악화되는 양상이 나타날 수 있다. 

 

 최근 연구에 따르면 신경 손상에 의해 통각에 대한 민감성이 증가된 경우 하향성 노르에피네프린의 기능 활성화가 증가한다고 한다. 즉 신경 손상은 생리적 노르에피네프린의 합성과 수용체의 효율성을 증가시킨다. 이러한 결과를 바탕으로 α2 아드레날린 수용체를 활성화하여 통증을 완화하는 약물의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 

 

 

세로토닌 경로 

 세로토닌은 이미 1950년대부터 소화기관과 혈소판 등에서 발견되어 심혈관 기능과 관련한 기능이 밝혀진 신경전달물질이다. 특히 뇌로 올라가는 상행성 세로토닌의 경로는 1980년대 이후에 우울증, 정신분열병 등의 정신적 이상과 밀접한 관련이 있음이 밝혀졌지만 하행성 경로의 기능은 최근까지도 확실히 밝혀져 있지 않다. 

 

 앞 절에서 설명한 RVM의 신경 경로 중 약 30% 정도가 세로토닌 관련 신경 경로임이 여러 연구에 의해 확인되면서 세로토닌이 통증과 관련해 다양한 역할을 할 것이라고 추측되어 이와 관련한 연구가 활발히 진행되고 있다. 

 

 최근에 밝혀진 통증 관련 세로토닌의 경로는 다음과 같다. 인간에서 세로토닌 관련 신경 핵이 집중되어 있는 곳은 뇌간에 위치한 솔기핵이지만 이는 주로 상행성 경로이며 우울증과 정신분열병에 중요한 역할을 수행하며 통증에 미치는 영향은 많지 않다. 통증과 관련된 주된 역할을 수행하는 세로토닌 경로는 RVM에 신경핵을 두고 있는 척수까지 뻗어 있는 하행성 신경 경로이다. 상행성, 하행성 세로토닌 신경 경로는 상호 영향을 주면서 신체의 항상성을 유지한다고 추측되지만 정확한 기능이나 생리적 현상은 아직까지 확실히 밝혀져 있지 않다. 

 

 

통증의 기전

통증은 다음의 기전에 의해 발생한다. 

 

평소 안정 상태에 있는 통각 수용체가 일정 한도 이상의 자극에 노출되면 흥분 상태가 되며 이러한 흥분 상태는 전기적 흐름을 통해 척수의 후각에 전달된다. 

척수에 전달된 자극은 시상 및 연수, 시상하부 등의 구조물로 이차 전달된다. 이차 전달된 자극은 대뇌 피질, 변연계, 기타 통증 관련 대뇌 구조물로 삼차로 전달되고 각각의 구조물에 해당되는 인지, 감정, 행동 등의 양상을 유발한다. 

자극의 인식에 의해 하향 통증 조절 체계가 작동하여 통증을 조절하거나 통증에 대한 민감성을 증가시키는 작용이 발생한다. 

 

 피부, 근육, 장기, 뼈 등의 말초 장기에 분포하는 통각 수용체는 열, 추위, 물리적 변형이나 잡아당기는 힘, 화학물질 등에 의해 흥분을 유발하게 된다. 특히 화학물질에 의한 흥분은 조직 손상에 의한 염증 반응과 관련한 중요 체계이며 약물에 의해 조절될 수 있는 영역이 될 수 있다. 

 

 염증이란 병균, 조직 손상, 자극 등에 의해 발생하는 복합적인 생리 작용이며 신체를 보호하기 위한 중요 반응이다. 염증 반응의 주요 목적은 손상된 조직을 제거하고, 병의 원인을 제거하며, 조직을 복원하는 것이다. 이 과정에서 손상된 조직에서 나오는 물질이나 백혈구 등의 세포에서 분비되는 성분이 통각 수용체를 자극하여 통증을 느끼게 된다. 특히 염증 반응 시 말초 조직 세포는 Cox-1, Cox-2라는 효소를 통해 프로스타글란딘이라는 물질을 분비하는데 이는 통각 수용체를 민감하게 만들어 통증을 잘 느끼도록 하는 작용을 한다. 또한 프로스타글란딘은 흔히 사용되는 진통 소염제의 약물 작용 부위로 알려져 있어 통증 조절의 중요 목표가 되고 있다. 기타 염증 반응에 의해 비만 세포에서 분비되는 히스타민은 염증 시 발생하는 가려움증과 많은 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 

 

 통증의 원인이 제거되면 통각 수용체의 흥분이 사라지게 되지만 통증의 원인에 의해 조직 세포의 손상이 발생하면 염증 반응이 조직의 회복 시까지 지속되고 통증 부위의 과민성이 지속되게 된다. 이러한 과정은 일차적으로는 프로스타글란딘을 비롯한 화학물질에 의해 통각 수용체의 민감성이 증가하기 때문이다. 이를 말초 민감성이라고 한다. 이와 더불어 척수에서도 자극의 민감성이 증가하는데 이를 중추 민감성이라고 한다. 대부분이 신경세포와 같이 척수에 위치하는 두 번째 통증 전달 신경도 자극의 정도에 따라 흥분을 일으키며 신경의 흥분에 의해 통증 감각이 대뇌 쪽으로 전달되게 된다. 하지만 통각 수용체에서 전달된 자극의 정도가 심하거나 반복적인 자극이 전달될 경우 통각에 민감한 중추 민감성 상태로 바뀐다. 여기에는 앞에서 설명한 와인드 업 등의 기전과 중추 신경계에서 내려오는 하행성 통증 조절경로 및 말초 민감성에서도 작용하는 프로스타글란딘 등의 화학물질이 작용하여 나타난다. 중추 민감성이 발생하면 말초 신경에서 전달된 자극이 증폭되어 대뇌로 전달되는데 이러한 현상으로 인해 통각 과민증이나 무해 자극 통증 등의 양상이 발생한다.

 

 대뇌로 전달된 통증 감각은 대뇌 영역의 기능에 의해 여러 가지 감정, 인지, 행동 등의 양상을 유발하며 하행성 통증 경로를 통해 척수에서 전달되는 통증의 정도를 조절하게 된다. 즉 흥분성 신경인 글루타민성 중간 신경을 자극하여 흥분을 증폭하기도 하고, 억제성 신경인 GABA신경을 자극하여 통각을 억제하기도 한다. 또한 척수의 후각 부위는 하행성 통증 조절 기능에 중요한 기능을 하는 내재성 아편제의 중요한 작용 부위이기도 하다.