만성통증을 유발하는 원인 발견: C-LTMRs(C-low threshold mechanoreceptor

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2009-11-16

우리가 부상을 입을 경우 통증을 느끼는 시스템이 과민반응을 일으켜, 보통 때는 통증을 일으키지 않는 자극(예: 걸을 때나 가볍게 마사지할 때 느껴지는 자극)에 대해서도 통증을 느끼게 된다. 이러한 과민반응은 상처가 치유되는 동안 예민한 조직을 보호하는 긍적적인 역할을 하지만, 때로는 통증이 지나치게 오래 계속되거나 만성화되어 일상생활에 지장을 주기도 한다. 미국 UCSF의 연구진은 Nature 11월 15일호(온라인판)에 기고한 논문에서, 사소한 감각을 통증으로 전환시키는 일군(一群)의 신경섬유를 발견하였다고 발표하였다. 연구진이 발견한 것은 무수 저역치 기계수용체(unmyelinated C-LTMRs: C-low threshold mechanoreceptors)이다. 사실 C-LTMRs는 수십 년 전에 발견되었지만(J. Neurophysiology 32, 1025-1043 (1969)), 구체적으로 어떠한 기능을 발휘하는지는 아직 알려져 있지 않았다. 고전적인 통증섬유는 감각의 크기가 클 때에만 자극되는 것이 보통이지만, C-LTMRs는 고전적인 통증섬유와는 달리 쉽게 자극되는 것이 특징이다. 그러나 그렇다고 하여 C-LTMRs의 통상적 역할이 가벼운 터치를 감지하는 것은 아니며, 이러한 역할을 담당하는 감각신경은 따로 존재한다. 따라서 과학자들은 C-LTMRs의 정확한 기능이 무엇인지에 대하여 의문을 품어 왔다. 더욱이 C-LTMRs를 특이적인 표적으로 삼는 것이 어렵다는 점은 이러한 의문을 더욱 증폭시켜 왔다. 연구진은 C-LTMRs가 VGLUT3(vesicular glutamate transporter 3)라는 단백질을 발현한다는 것을 발견함으로써 지금까지의 의문에 종지부를 찍었다. [후근신경절(DRG: dorsal root ganglion)의 뉴런은 흥분성 신호전달물질인 글루타메이트(glutamate)를 이용하여 감각정보를 척수에 전달하는데, 이는 글루타메이트를 시냅스의 소포체에 수송한 다음 세포외로 방출(exocytotic release)함으로써 이루어진다. VGLUT는 이러한 과정에서 필요한 단백질이다. 척수로 향하는 다른 모든 뉴런은 상이한 아형(isoform)의 VGLUT(예: VGLUT1 or VGLUT2 )를 사용하기 때문에, 연구진은 VGLUT3가 결핍된 마우스를 만들어 모든 C-LTMRs를 침묵시킬 수 있었다.] 연구진은 먼저 C-LTMRs가 침묵된 마우스를 약한 자극(가벼운 터치)이나 강한 자극(예: 고열, 저온, 가느다란 철사로 팔을 찌름)에 노출시킨 결과, 보통 마우스와 동일하게 반응하는 것을 관찰할 수 있었다. 연구진은 다음으로 마우스를 세 가지 방법(염증을 유발하는 화학물질을 투여함, 메스로 상처를 냄, 신경을 손상시킴)으로 부상시킨 다음, 그 반응을 지켜보았다. 그 결과 부상을 입은 보통 마우스는 철사로 찌르는 통증에 대하여 가장 예민한 반응을 나타내어, 철사를 갖다 대기만 해도 물리치는 모습을 보였다. 그러나 LTMRs가 침묵된 마우스는 철사로 찌르는 통증에 대하여 부상을 입기 전이나 후에 모두 동일한 반응을 나타내었다. 그러나 부상을 입은 모든 마우스들은 - C-LTMRs의 보유여부와 무관하게 - 열에 민감한 반응을 보였는데, 이는 LTMRs가 부상후의 과민반응에, 특히 열(熱)보다는 촉각에 더욱 과민하도록 만든다는 것을 의미한다. 이번 연구가 발표되기 전까지 과학자들은 부상을 입은 동물이 자극에 과민반응하게 되는 두 가지 방법을 증명한 바 있다. 첫 번째는 감각섬유가 자극에 보다 민감해지는 것으로, 화상을 입은 후에 미지근한 샤워물에 대해서도 강한 열감을 느끼는 예가 그것이다. 두 번째는 낮은 자극역치를 갖는 다른 신경섬유가 개입하여 경미한 자극까지도 통증으로 느끼게 되는 것이 그것이다. 이번 연구는 부상을 입은 동물이 자극에 민감하게 되는 또 하나의 메커니즘을 제시하였다. 연구진에 의하면 부상은 인체로 하여금 통증회로에 C-LTMRs를 동원하며, 작은 자극에도 민감하게 반응하도록 만든다. 이러한 기계적 과민성(mechanical hypersensitivity)은 부상이 치유되는 동안 발생할 수 있는 새로운 부상으로부터 민감한 조직을 보호하는 역할을 하지만, C-LTMRs이 과도하게 활성화될 경우 부작용으로서 만성통증과 같은 유발할 수도 있다. C-LTMRs는 다른 저역치촉각섬유(other low-threshold touch fibres)와 함께 이러한 기능을 발휘하는 것으로 보인다. 기계적 통증(mechanical pain)은 염증이나 외상(trauma)과 관련된 주요 증상이지만, 급만성 기계적 통증을 전달하는 주요 감각뉴런이 무엇인지에 대해서는 이제껏 완전히 밝혀지지 않았다. 이번 연구는 기계적 과민반응(mechanical hypersensitivity)을 설명하는 새로운 이론을 제시하였으며, C-LTMRs는 상이한 작용을 하는 다양한 감각뉴런 중의 하나로서 임상적으로 관절염 등과 관련된 만성통증을 치료하는 표적으로 응용될 수 있을 것으로 보인다. Reference: "Injury-induced mechanical hypersensitivity requires C-low threshold mechanoreceptors", Nature advance online publication 15 November 2009. 출처 : http://www.nature.com/news/2009/091115/full/news.2009.1084.html