[생리학] 7. 신경계 : 뉴런과 시냅스 (1) 뉴런과 지지세포 -2

7. 신경계 : 뉴런과 시냅스

 

7.1 뉴런과 지지세포 -2

 

(3) 지지세포

신경계의 지지세포는 뉴런을 형성하는 외배엽에서 유래한 여섯 종류의 지지 세포가 있습니다.

 

 

① 수초(myelin sheath)를 형성하는 슈반세포(Schwann cell)
② 말초신경계의 신경절 내에서 세포체를 지지하는 위성세포(satellite cell) 또는 신경절 신경교세포
③ 중추신경계의 축삭을 둘러싸고 있는 수초를 형성하는 희돌기교세포(oligodendrocyte)
④ 퇴화된 이물질을 잡아먹는 소교세포(microglia)
⑤ 중추신경계에서 뉴런의 외부 환경을 조절하는 데 도움을 주는 성상세포(astrocyte)
⑥ 뇌실 및 척수의 주요 중심관의 내강 표면을 덮고 있는 상의세포(ependymal cell)

최근의 연구 결과에 따르면, 상의세포와 성상세포가 신경줄기세포(neural stem cell) 역할을 한다고 보고되었습니다. 다시 말해서, 이 세포들은 분화하고 분열하여 새로운 뉴런과 신경교세포로 되는 것입니다. 파충류와 새의 뇌는 새로운 뉴런을 재생하는 것으로 이미 알려져 있지만, 인간을 포함한 포유류의 뇌에서 보고된 것은 처음입니다.

 

(4) 슈반초와 수초

말초신경계의 모든 축삭은 슈반초(sheath of Schwann)로 둘러싸여 있고 슈반세포의 외충은 상피 세포막과 유사한 신경초(neurilemma)라고 불리는 당단백질 기저막(basement membrane)으로 덮여 있습니다. 대조적으로 중추신경계의 축삭에는 슈반초가 없고 연속적인 기저막이 없습니다.

 

◎ 말초신경계의 수초

말초신경계 및 중추신경계의 어떤 축삭은 수초로 둘러싸여 있습니다. 말초신경계에서 이 절연외피(insulating covering)는 슈반세포의 세포막이 축삭을 연속적으로 감아서 형성됩니다. 하지만, 중추신경계에서, 그것은 희돌기교세포에 의해 만들어집니다. 직경에 따라 축삭을 나눌 수 있는데 2μm 이하의 축삭은 무수화(unmyelinated) 되었다고 하고, 2μm 이상의 축삭은 유수화(myelinated) 되었다고 하며, 유수축삭은 무수축삭보다 자극을 더 빨리 전도합니다.
말초신경계에서 수초를 형성하는 과정에서 슈반세포는 같은 곳에서 축삭을 감습니다. 즉, 이전에 감긴 층위에 계속 감는 것입니다. 각 슈반세포는 인접한 슈반세포 사이에 노출된 축삭틈을 남기면서 축삭 길이의 약 1mm만 감습니다. 이 수초의 틈은 랑비에결절(nodes of Ranvier)이라고 불립니다. 슈반세포막의 연속적인 감김에 의해 축삭 주위에 절연을 제공함으로써 랑비에결절만이 신경자극을 일으킬 수 있도록 노출되어 있습니다.

슈반세포막이 수초를 형성하는 과정에서 슈반세포의 세포질이 수초 밖으로 밀려나 세포가 살아있습니다. 결과적으로, 말초신경계의 유수축삭은 슈반세포의 살아있는 초(sheat)로 둘러싸여 있습니다. 무수축삭도 슈반세포의 초에 둘러싸여 있지만, 유수축삭과는 달리 무수축삭도 슈반세포의 초로 둘러싸여 있으나, 유수축삭과 달리 슈퍼세포막이 수초를 여러 번 중복해 감지는 않습니다.

 

◎ 중추신경계의 수초

태어난 후, 중추 신경계의 수초는 희돌기교세포에 의해 형성됩니다. 하나의 축삭 주위에 수초를 형성하는 슈반 세포와는 달리, 각각의 희둘기교세포는 문어발과 같이 여러 축삭 주위에 수초를 형성합니다. 축삭 주위의 수초로 인해 중추신경계는 흰색을 띠게 되는데, 고농도의 축삭을 포함한 부위가 백질(white matter)을 형성합니다. 중추선 경계의 회백질(gray matter)은 수초가 없는 고농도의 세포체와 수상돌기로 구성되어 있습니다.

 

◎ 축삭의 재생

말초신경계의 축삭이 절단되면 세포체에서 분리된 축삭의 원위부가 변성되고 슈반세포에 의해 포식됩니다. 기저막에 둘러싸인 슈반 세포는 재생관(regeneration tube)을 형성하게 됩니다. 세포체와 연결된 근위부 축삭은 자라기 시작하고 아메바 운동을 합니다. 재생관의 슈반세포는 생장하는 축삭의 끝을 끌어당기는 화학물질을 분비하고, 재생관은 재생하는 축삭들이 적절한 목적지로 재생되도록 유도합니다.

중추신경계의 손상은 측축삭의 생장을 촉진하지만, 중추축삭은 말초축삭보다 재생 능력이 제한적입니다. 이것은 부분적으로 신경 성장을 억제하는 희돌기교세포막의 분자와 지속적인 기저막의 부재 때문입니다. 중추신경의 제한된 재생 능력 외에도 축삭의 손상은 세포소멸(apoptosis)을 유발하는 것으로 알려져 있습니다.

 

(5) 성상세포의 기능

성상세포는 수많은 세포질 돌기를 가진 큰 별 모양의 세포입니다. 이 세포는 중추신경계의 신경교세포 중 가장 많으며 뇌의 어느 부분에서든 신경 조직의 약 90%를 차지합니다. 성상세포는 중추 신경계의 모세혈관을 둘러싸고 있는 종족(endfeet)을 내는 돌기를 가지고 있습니다. 이 모세혈관의 전체 표면은 성체 세포 종족에 의해 덮여 있습니다. 또한, 성상세포는 한 뉴런의 축삭 종말과 다른 뉴런의 수상돌기 또는 세포체 사이의 시냅스 인접 영역에서 서로 다른 연결을 형성합니다. 그러므로, 별 모양의 세포들은 뉴런들 사이와 뉴런들과 혈액 사이의 상호작용에 영향을 미칠 수 있는 위치에 자리잡고 있습니다.

성상세포는 세포외 유동액으로부터 K⁺ 이온을 흡수합니다. K⁺ 이온은 신경 자극 생성 과정에서 활성 뉴런에서 방출되기 때문에, 성상세포의 이러한 작용은 뉴런에 적합한 이온 환경을 유지하는 데 중요합니다.
또한 성상세포는 뉴런의 축삭 끝에서 방출되는 신경전달물질을 흡수합니다. 예를 들어, 신경전달물질인 글루탐산(glutama

-te)은 성상세포에 흡수되어 글루타민(glutamine)으로 전환됩니다. 그런 다음 글루타민은 성상세포에서 방출되고 신경 전달 물질을 재생산하는 데 사용됩니다. CNS의 모세혈관을 둘러싸고 있는 성상세포의 종족에는 포도당 수송운반체가 풍부하며, 혈액의 포도당을 성상세포로 운반합니다. 포도당은 성상세포에서 젖산으로 전환되고, 젖산은 뉴런에 의해 흡수되어 ATP 생산에 사용됩니다.