통증의 해부생리학 기전
Central Nervous System Mechanisms of Pain Modulation
통증은 최근에 단순한 임상 증상이라기보다는 하나의 질병이라고 인식되며 검사자의 지식, 임상경험 및 전문화 정도에 따라서 통증의 개념이 달라진다. 통증은 신경계, 근골격계의 이상은 물론, 신체적 손상에 대한 정서적 반응과 무의식적으로 환경이나 환자의 상호관계를 조정하는 반응으로 간주된다. 또한 통증은 특별한 처치를 요구하는 신체의 이상이 있음을 알려주는 신체기관 언어라고도 간주되어진다.
통증은 통각수용체에 대한 기계적, 화학적 또는 온도자극이 통증의 증상을 시작을 시작하는데 주요 역할을 하게 되며, 대부분 자극되는 신경학적 경로가 있는 연부조직에서 시작된다. 통증이란 시간적 요소로 분류해 보면 급성 혹은 만성적인 상황에 대한 좋지 않은 감각으로 나누어질 수 있다.
신경 해부학적 기초(Neuroanatomic Basis)
통증은 조직손상으로부터 인체를 보호해주는 경고 신호이며, 보호반사에 대한 정신적 적응으로 생존에 필수적인 감각양상이다. 통증의 감지는 기계적, 화학적, 온도 자극이 통각 수용체의 일차적 구심성 신경섬유를 활성화시키는 것부터 시작되고 이라한 통각수용체는 체내 조직의 미세 자유 신경말단으로 통각자극 자체는 셀 수 없이 많다.
20여년 전에는 조직손상이 말초 통각 수용체의 민감성을 증가시킨다고 하였으며 이는 손상부위에서 과통증이 나나타는 것의 이론적 근거가 되었다. 그 외 말초 손상이 척수 후각의 흥분도를 증가시킨다고 생각했고 이러한 이론의 임상적 의의는 말초조직 손상의 흥분도가 감소되면 충추 후각의 흥분도 역시 감소되며, 역으로 이런 현상이 통증을 완화시킨다는데 있으며 이러한 초기 이론들은 계속적으로 보완되며 다양화 되고 있다.
최근에 와서 통증이 감각으로서 말초신경, 중추신경계를 거쳐 마지막으로 대뇌피질에서 해석되어지기까지 신경생리학적인 이론이 많이 변화되었다. 과거에는 통증은 특별한 감각수용체의 특수한 경로의 자극이 아닌 단지 자극의 강도에만 달려있다고 여겼으나, 통증은 과도한 온도저하나 상승과도 같은 다양한 자극에 의해서 야기되고 심한 소음이나 빛과 같은 자극에 의해서도 강화될 수 있다.
Neuroanatomy- The Corticospinal Tract In 3D
통증이라는 감각을 전달하는 신경섬유는 대부분 작은 직경을 갖는 수초화 A-α섬유(small myelinated A-α fiber)와 무수초화 C 섬유(unmyelinated C fiber)로 알려지고 있다. 이는 통증적 자극(근육압착이나 고장성 생리 식염수의 주사)을 가했을 때 기록된 활동전위를 통해서 증명되어 왔다. 프로카인을 이용하여 말초신경 차단술을 시행할 때 가장 작은 직경의 신경이 먼저 차단되어 통증감각이 촉각감각보다 먼저 소실된다. 반면 압박에 의해 신경이 차단되면 무수초화 섬유보다 수초화 섬유가 먼저 차단되어 촉각감각이 통증감각보다 먼저 소실된다.
통증을 전달하는 신경섬유는 대부분이 작은 직경의 유수A-α 신경섬유가 반응하며 이러한 자극 수용체를 자극하는 화학전달물질로는 K+, H+, 히스타민, 브라디키닌, 물질P(substance P)등이 알려져 있고 저산소증 역시 근조직에 유해한 자극이다. 흥미로운 사실은 뇌신경조직은 이러한 자극에는 무감하다는 것이다.
불쾌한 감각인 이상감각(paresthesia)은 통증은 아니지만 말초신경계와 중추신경계 질환에서 흔히 나타나는 증상이고, 통각 전달의 여러 다른 개념을 의미하며 말초신경의 압박 또는 허혈에 의하여 유발되기도 한다. 통증 유발물질은, 화학물질로 생각되지만 통증연구의 핵심이되며 손상조직으로부터 화학물질이 분비되거나 합성된다. 이러한 물질들이 충분한 양으로 축적되면 수용체를 활성화시키고, 이러한 감각 수용체를 침해수용기(nociceptor sites)라고 하며, 전달물질은 algogens라 한다.
이러한 화학적 전달물질은 아라키돈산으로부터 프로스타글란딘-E를 만들기 위한 인지질이며(그림2-1), 혈소판의 파괴로 분비되는 세로토닌은 혈관수축작용을 하여 국소적부종을 초래한다(그림2-2). 결과적으로 손상시 함께 나타나는 근연축은 신경기전에 의해 조절되고(그림2-3), 근 신경절로부터 신경세포의 연결에 의해 전각 세포까지 통각이 전달되며 이때 근 수축이 나타난다. 통각 수용체의 자극은 피부, 혈관, 관절낭, 근육 등올부터 올 수 있다(그림2-4).
근육은 통각반응의 수용체이며 통각 반응을 유발하기도 한다. 통증이 근연축을 초래하며, 다시 근연축은 통증을 인지하게 하여 악순환을 초래한다. 최근에 각광받고 있는 히스타민, 물질P, 다른 화학전달물질인 leukotriene 외에도 많은 화학적통각 전달물질이 있으며 표면 후각에 연결된 작은 직경의 무수 일차적 감각신경말단에는 물질P, somatokinin, vasoactive polypeptide, cholecystokinin등이 있게 된다. 이 중에서 물질P에 대해 가장 많이 연구되었으며 통증 전달섬유가 활성화하는 작용에 대해서는 이미 잘 알려져 있다. 이들 신경 말단에서 물질P 분비는 외상성 통증 손상에서 나타나는 피부 부종과 발적을 볼 수 있다. 물질P전달과 말초신경전달의 억제는 통증전달의 치료에 이용될 수 있다.
체성신경계와 교감신경계의 연결은 통증의 신경학적 경로를 결정하는데 있어서 임상적인 의의가 있다. 오랜 시간동안 교감신경계의 활성화는 체성근육의 수축을 시작하며 이러한 지속적인 근수축이 허혈을 유발하면 침해수용감각(nociception)을 유발할 수 있다. 대부분의 신경섬유가 신경판Ⅰ에서 신경판 Ⅳ까지에서 끝나지만 두가지 통각 말초신경섬유(고속과 저속)는 신경판Ⅴ에서 끝난다. 궁극적으로 통증을 일으키는 신호를 전달하는 구심성 신경은 대부부 무수(unmyelinated)신경(C섬유)이며 표피신경의 모든 축삭 중 80%는 무수C섬유이다.
이들 섬유들은 매우 천천히 신호를 전달하며 시상(thalamus)으로 가는 척수시상로(spinothalamic tract)를 통해 척수배측주(dorsal column)로 들어가고 그곳에서 바로 다른 신경단위(neuron)와 신경접합(synapse)을 이루어 전교련(anterior commisure)을 통해 반대편으로 들어가고 그곳에서 바로 다른 신경단위(neuron)와 신경접합(synapse)을 이루어 전교련(anterior commisure)을 통해 반대편으로 가로질러 시상으로 올라간다(그림2-6).
통증을 일으키는 자극을 전달하는 나머지 감각신경은 직경이 작은 유수신경이다. 직경이 더 큰 유수감각 신경은 접촉, 온도와 고유(proprioceptive)자극과 같은 해롭지 않은 기계적 자극을 전달한다. 해부학자들은 모든 직경이 작은 구심 무수C섬유의 약 1/3이 앞쪽 경로를 통해 척수로 들어가는 것을 입증했다. 또한 이들 섬유들의 세포체(cell body)는 후근신경절(dorsal root ganglion)에 있다. 이와 같은 사실은 근육통증의 기전을 잘 설명해 주고 있고 이런 점에서 방추외섬유(extrafusal fiber)로 가는 하행(decending)운동 섬유 역시 상행(ascending)신경섬유를 전달한다.
Neuroanatomy-The Dorsal Column - Medial Lemniscus Tract In 3D
척수내에는 통증신호를 상부로 전달하는데 관여하는 적어도 두 개의 주요 경로가 있는데 척수시상로(spinothalamic tract)와 척수망상시상로(spinoreticulothalamic)이다. 두가지 모두 척수내에서 같은 통로(tract)를 통해 올라가지만 척수망상시상로는 뇌간에서 분리되어 망상체(reticular system)의 신경세포와 신경접합을 이룬다(그림2-8).
척수망상로가 활성화되면 좀 더 광범위하고 심인성 통증을 일으키는 것으로 알려져 있다. 이들 각각의 경로들은 시상내의 서로 다른 장소에서 끝나게 된다. 척수망상시상로는 내측에 존재하는 반면에 척수시상로는 외측, 후방, 아래쪽 엽(lobes)으로 가게 된다(그림2-8참조). 두 개의 시상영역은 대뇌피질의 서로 다른 부위로 투사(project)되며, 이들 투사섬유계(projection)의 역할은 아직 불분명하다.
Pain Perception And The Human Brain
신호의 선택도의 속도가 전달되는 통증의 종류를 결정한다. A-delta섬유는 전도속도가 빠르고 날카로운(sharp) 통증을 전달하는 반면에 C섬유는 전도속도가 느리며 뻐근하고(duller), 무딘통증(more enduring pain)을 전달한다. 두통과 안면통의 경우 삼차신경은 날카로운 통증을 전달하는 섬유들로 구성되어 있으며, 이 신경은 외측 및 삼차신경 모대(lateral and trigeminal lemnisci)를 통해 올라가 시상의 전 외측핵(ventrolateral nucleus)에서 끝난다.
MSA의 상향 섬유는 시상의 시상피질측면(thalamocortical aspect)의 신경세포와 신경접합을 이룬 다음(그림2-9) 모든 뇌신경과 대뇌를 포함하여 상부뇌간으로부터 오는 산재된 운동, 감각 신경섬유들을 관장하는 중뇌의 망상체로 연결된다(그림2-10). 망상체는 또한 감각체계에 감정을 접속시키는 뇌하수체와 변연계(limbic system)에 연결되며, 제4뇌실의 바닥부위에 위치한 청반(locus coeruleus)과도 연결된다. 청반은 두려움과 흥분과 같은 감정과 직접적으로 관련이 있는 것처럼 보일 뿐만 아니라 통증조절(modulation)에도 관련이 있다.
시상은 두 개의 주요체계로 나뉜다. 전기저부 체계(ventrobasal)와 빠르게 전달되는 신호를 받아들이는 외측 및 후부 핵(lateral and posterior nuclei)을 구성되는 후부체계(dorsal)이다. 이 체계는 국소해부학적으로(topographically) 조직화되어 있어 안면, 두부, 신체의 특정부위와 관계된 감각을 받아들인다.
MAS를 통해 들어오는 신호를 받는 신경세포는 특별히 조직화되어 있지 않으며, 전반적 대뇌피질(general cerebral cortex)후에 병리조직검사를 실시한 결과 시상으로 가는 신경경로에 관해 의미있는 연구결과가 나왔다. 원숭이에서 전외측 척추 절개술(anterolateral cordotomy)(그림2-11)을 시행한 결과 동측 시상의 전부 핵(ventral nucleus)에 퇴행변성( degeneration)이 일어났으며, 고추냉이 과산화효소(horseradish peroxidase)로 염색한 병리검사 복측시상로의 83%에서 오는 동측 시상핵에 연결되었음을 발견하였다.
시상으로 가는 뇌혈류(CBF)를 감소시키는 척수 절개(cordotomy)는 척수시상로 신호의 뇌신경 접합부 활성도(synaptic activity)를 변화시킬 것이며 성공적인 척수 절개술(cordotomy)후에 뇌혈류는 증가한다. 치료가 잘 되지 않는 삼차신경통의 치료에 삼차신경절(trigeminal ganglion)에 glycerol을 주사하면 뇌혈류가 증가하는 것이 관찰되었다. 이것은 말초에서의 통증기전은 동시에 중추기전과 연관되어 나타나는 것을 의미한다. 척수 후각으로 들어가는 구심성 섬유는 통각정보를 전달하며, 이를 투사(projection) 또는 전달(transmission)섬유라 부른다.
이러한 정보는 복잡하고 통각과 그 외의 감각으로부터 발생하고 따라서 더른 덜 해로운 감각을 역시 전달한다. 후신경근(dorsal root)에는 통증신호를 전달하는 무수 감각섬유 외에도 척수의 후각으로 들어가는 억제신호를 전달하는 구심성 유수섬유도 존재한다(그림2-12).
Phases of Nociceptive Pain
*2014년 추나&카이로프랙틱 토요반과 일요반교육
토요반: 서울만-오후4시~10시-연중 계속교육
일요반: 서울(2월,10월), 1월제주, 3월부산, 6월대전, 8월대구, 11월광주(연1회)
문 의 : TEL: 031) 746-2011. 010-2486-4439
대한수기물리치료학회
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