축삭둔덕

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축삭둔덕

[ Axon hillock ]

축삭둔덕은 신경세포(Neuron)의 신경세포체(Cell body)로부터 축삭돌기(Axon)가 뻗어나와 시작되는 부위로써, 이곳에서 활동전위(Action potential)가 생성되어 축삭돌기로 전파(Propagation)된다.

축삭둔덕은 신경세포의 신경세포체로부터 축삭돌기가 뻗어 나와 시작되는 부위를 의미하며, 기능적으로 축삭둔덕에서 활동전위가 생성되어 축삭돌기로 전파되기 때문에 스파이크 시작 영역(Spike-initiation zone)으로 불리기도 한다. 신경세포의 수상돌기(Dendrite)를 통해 들어오는 시냅스 신호의 가중(Summation)이 역치(Threshold)를 넘어서면 축삭둔덕에 밀집된 많은 수의 전압 개폐성 나트륨 이온통로(Voltage-gated sodium channel)가 열리면서 활동전위가 생성된다.

그림 1. 신경세포의 구조. 신경세포의 구조는 크게 신경세포체, 수상돌기, 축삭돌기로 나뉠 수 있으며, 축삭둔덕은 신경세포체로부터 축삭돌기가 뻗어나오는 부위를 의미한다. (출처: 한국분자·세포생물학회)

목차

  1. 1.축삭둔덕의 구조
  2. 2.축삭둔덕의 기능
  3. 3.관련용어
  4. 4.참고문헌

축삭둔덕의 구조

신경세포는 크게,

①다른 신경세포로부터 시냅스(Synapse) 입력 신호를 받는 수상돌기(Dendrite),

②여러 수상돌기로부터의 정보가 종합되는 신경세포체,

③신경세포체로부터 뻗어 나와 다른 신경세포로 시냅스 신호를 전달하는 축삭돌기로 구성된다.

축삭둔덕은 신경세포체로부터 축삭돌기가 뻗어나오는 부위를 의미하며, 신경세포의 다른 부위에 비해 매우 많은 수의 전압 개폐성 나트륨 이온통로가 밀집되어 있다. 대표적으로 뒤뿌리신경절 세포(Dorsal root ganglion cell)의 경우 신경세포체 표면에는 평방 마이크로미터 당 1개의 전압 개폐성 나트륨 이온통로가 존재하는 반면, 축삭둔덕에는 100~200개 정도가 존재한다.

축삭둔덕에 많은 수의 전압 개폐성 나트륨 이온통로를 밀집시키는 분자기전은 신경세포 내부에 존재하는 앤키린(Ankyrin), 스팩트린(Spectrin) 등의 단백질 기능에 의한 것이다. 이들 단백질은 한 쪽으로는 전압 개폐성 나트륨 이온통로와 결합하고 다른 한 쪽으로는 세포내부의 액틴 세포골격(Actin cytoskeleton)과 결합함으로써 신경세포 표면에 전압 개폐성 나트륨 이온통로를 고정시킨다.

축삭둔덕의 기능

신경세포는 수상돌기를 통해 다른 신경세포로부터 다양한 입력 신호를 받는다. 이들 신호가 가중되어 축삭둔덕에서 활동전위의 생성여부가 결정된다.

신경세포가 받는 시냅스 입력은 크게 ①양이온(Cation)이 신경세포 내부로 들어오는 흥분성(Excitatory) 신호와 ②음이온(Anion)이 신경세포 내부로 들어오는 억제성(Inhibitory) 신호로 나뉘어 진다. 흥분성 신호와 억제성 신호의 전체적인 가중치가 축삭둔덕으로 전달된다. 이 가중치의 값이 흥분성 방향으로 충분히 커지면, 축삭둔덕에 밀집된 많은 수의 전압 개폐성 나트륨 이온통로가 열리면서 양이온인 나트륨이 신경세포 안으로 들어오고 막전위(Membrane potential)가 급격히 상승하면서 비로소 활동전위가 생성된다.

그림 2. 축삭둔덕에서의 활동전위 생성 모식도. 신경세포가 받는 흥분성 신경입력과 억제성 신경입력의 가중치가 축삭둔덕으로 전달된다. 가중치가 충분히 상승하여 막전위가 역치를 넘어서면 축삭둔덕에 밀집한 전압개폐성 나트륨 이온통로가 열리면서 막전위가 급격히 상승하고 이로 인해 활동전위가 생성된다. (출처: 한국분자·세포생물학회)

축삭둔덕에서 생성된 활동전위는 축삭돌기를 따라 신경말단(Nerve terminal)으로 전파된다. 축삭돌기 중간에도 축삭둔덕과 비슷하게 전압 개폐성 나트륨 이온통로가 밀집된 부분이 존재하는데, 이를 랑비에결절(Node of Ranvier)라 부른다. 랑비에결절에 활동전위가 도달하면 전압 개폐성 나트륨 이온통로가 열리면서 활동전위가 재생성된다. 이러한 과정을 통해 활동전위는 손실없이 랑비에결절 사이를 이동하며 빠른 속도로 축삭돌기 말단까지 전달된다. 축삭돌기 말단의 시냅스전(Presynapse)에 도달한 활동전위는 신경전달물질 방출(Neurotransmitter release)을 유도한다.

관련용어

축삭돌기(Axon), 활동전위(Action potential), 전압 개폐성 나트륨 이온통로(Voltage-gated sodium channel), 랑비에결절(Node of Ranvier), 시냅스전(Presynapse)

참고문헌

1. Neuroscience : exploring the brain (Bear, Connors, Paradiso저, 4판, Wolters Kluwer).