수상돌기

신경세포(Neuron)는 구조적으로 중심부에 위치한 세포체(Cell body)와 이로부터 뻗어 나온 돌기(Neurite)로 이루어져 있다. 돌기는 다시 그 구조 및 기능적 특성 따라 수상돌기(Dendrite)와 축삭돌기(Axon)로 나뉜다. 수상돌기는 축삭돌기에 비해 상대적으로 길이가 짧고 가지(Branch)의 수가 많으며, 다른 신경세포와 형성한 수많은 시냅스(Synapse)를 통해 신경입력을 받아 세포체로 전달하는 기능을 한다.

그림 1. 신경세포의 구조. 신경세포의 구조는 크게 세 부분으로 나뉠 수 있다. 세포핵이 위치한 신경세포체, 다른 신경세포로부터 신경입력을 받는 수상돌기, 그리고 다른 신경세포로 신경전달을 하는 축삭돌기이다. (출처: 한국분자·세포생물학회)

목차

수상돌기는 신경세포의 세포체로부터 뻗어 나와 마치 나무의 가지와 같은 형태를 이룬다. 보통 세포체로부터 여럿의 수상돌기가 뻗어 나오며, 세포체로부터 나온 하나의 수상돌기는 다시 분지(Branching)를 통해 갈라진다. 이를 통해 수상돌기는 세포체로부터 수십에서 수백 μm까지 뻗어 나간다. 하나의 신경세포가 형성한 전체 수상돌기를 합쳐서 수상돌기 나무(Dendritic tree)라 부르며, 이러한 수상돌기 나무의 형태는 신경세포를 분류하는 중요한 기준이 되기도 한다. 예를 들어, 전체적인 수상돌기 나무가 별 모양을 이루는 성상세포(Stellate cell)와 피라미드 모양을 이루는 추상세포(Pyramidal cell) 등이 존재한다.

그림 2. 수상돌기 나무 형태에 따른 신경세포의 분류. 왼편은 마치 별 모양과 비슷한 성상세포, 오른편은 피라미드 모양과 비슷한 추상세포를 나타낸다. (출처: 한국분자·세포생물학회)

신경세포의 종류에 따라 수상돌기 표면에 1~2 μm 길이의 작은 돌기형태를 갖기도 하는데, 이를 수상돌기 가시(Dendritic spine)라 부른다. 수상돌기 가시는 다른 신경세포와 시냅스를 형성하여 신경입력을 받는 중요한 구조이다.

수상돌기의 구조는 내부의 세포골격(Cytoskeleton)에 의해 유지되며, 수상돌기 가지에는 미세소관(Microtubule)이 주요 세포골격으로 기능한다. 반면, 수상돌기 표면의 수상돌기 가시에서는 미세소관 대신 액틴 필라멘트(Actin filament)가 세포골격으로 존재하여 그 형태를 조절한다.

수상돌기의 표면에는 다른 신경세포와 형성한 수많은 시냅스가 존재한다. 마치 안테나와 같이, 수상돌기는 시냅스를 통해 받은 신경입력을 종합하여 전기화학적 신호를 세포체로 전달한다. 신경세포체에서는 이렇게 전달된 전기화학적 신호의 세기에 따라 활동전위를 생성하여 축삭돌기를 통해 다른 신경세포로 전달한다.

수상돌기 표면에 돌출된 돌기인 수상돌기 가시는 흥분성 시냅스(Excitatory synapse)의 시냅스후(Postsynapse)로 기능한다. 신경세포에 존재하는 수상돌기 가시의 개수 및 크기와 형태는 매우 다양하며, 신경세포의 발달과정 및 개별 시냅스의 활성 정도에 따라 변화한다. 수상돌기 가시 표면에는 시냅스후의 기능에 필요한 다양한 신경전달물질 수용체(Neurotransmitter receptor)가 위치하며, 내부에는 분자신호전달 및 수상돌기 가시 구조 조절 필요한 수백종류의 다양한 단백질들이 존재한다.

그림 3. 수상돌기 표면에 돌기 구조인 수상돌기 가시 모식도. (출처: 한국분자·세포생물학회)

개별 신경세포의 발달 과정에서 수상돌기는 신경세포체로부터 뻗어나와 자라고 가지를 형성한다. 발달 초기에는 신경세포체로부터 여러 개의 미성숙 신경돌기(Immature neurite)가 자라나오는데, 이중에 하나가 축삭돌기로 정해지고 길게 자라나며, 그 이후에 나머지 신경돌기들이 수상돌기로 발달하게 된다. 수상돌기가 뻗어나가는 과정, 가지가 형성되는 과정, 수상돌기 표면에 수상돌기 가시가 형성되는 과정은 매우 정교한 분자기전에 의해 조절되며, 이러한 과정이 잘못되었을 때 다양한 신경정신질환이 유발됨이 알려져 있다.

세포체(Cell body), 축삭돌기(Axon), 수상돌기 가시(Dendritic spine), 시냅스(Synapse), 흥분성 시냅스(Excitatory synapse), 시냅스후(Postsynapse)