미엘린

신경세포(Neuron)의 축삭돌기(Axon)는 외부에 노출되어 있지 않고, 아교세포(Glial cell)에 의해 감싸져 있는데, 이렇게 축삭돌기를 마치 전선의 피복처럼 감싸고 있는 것을 미엘린이라 부른다. 미엘린은 활동전위(Action potential)가 신경말달(Nerve terminal)까지 전파(Propagation)되는 과정에서 전기적 절연체로 기능하여, 활동전위가 빠른 속도로 전파될 수 있게 한다.

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미엘린은 여러 겹으로 이루어지며, 이렇게 겹겹이 둘러싼 미엘린 구조를 미엘린초(Myelin sheath)라 부른다. 미엘린초는 중추신경계(Central nervous system)에서는 희소돌기아교세포(Oligodendrocyte)에 의해 형성되며, 말초신경계(Peripheral nervous system)에서는 슈반세포(Schwann cell) 의해 형성된다. 미엘린은 콜레스테롤(Cholesterol)과 같은 지질(Lipid)과 단백질로 구성되어있으며, Myelin basic protein(MBP), Proteolipid protein(PLP) 등이 미엘린을 구성하는 대표적 단백질이다.

그림 1. 축삭돌기를 감싸고 있는 미엘린초의 절단면 전자현미경사진. 중심부에 위치한 축삭돌기가 여러 겹의 미엘린으로 감싸져 있다. ()

그림 2. 중추신경계에서 미엘린초를 형성하는 희소돌기아교세포의 모식도. 하나의 희소돌기아교세포가 여러 개의 축삭돌기에 대해 미엘린초를 형성한다. ()

미엘린초는 축삭돌기를 감싸는 절연체로 기능하며, 신경세포의 축삭둔덕(Axon hillock)에서 생성된 활동전위가 신경말단까지 빠른 속도로 전달될 수 있도록 한다. 축삭돌기 전체가 미엘린초에 의해 감싸져 있지는 않으며, 주기적으로 미엘린초 없이 노출된 부분이 있는데 이를 랑비에결절(Node of Ranvier)이라 부른다. 랑비에결절에는 전압 개폐성 이온통로(Voltage-gated ion channel)가 다수 존재한다. 따라서, 활동전위가 도달하여 이들 이온통로가 열리면 나트륨 및 칼륨 이온이 세포 안팎으로 이동하면서 활동전위가 재생성되고 신경말단까지 전달될 수 있다.

신경세포의 활동전위는 축삭둔덕(Axon hillock)에서 전압 개폐성 나트륨 이온통로가 열려 나트륨 양이온이 신경세포 내부로 들어오면서 시작되며, 축삭을 따라 신경말단(Nerve terminal)까지 전달된다. 활동전위가 신경말단까지 전달되는 동안, 축삭돌기는 미엘린초로 감싸져 있기 때문에 하나의 랑비에결졀에서 다음 랑비에결절까지 나트륨 양이온은 큰 손실 없이 도달하게 된다. 다음 랑비에결절에 도달한 나트륨 양이온은 다시 전압 개폐성 나트륨 이온통로가 열리도록 하여 새로운 나트륨 양이온이 들어오도록 한다. 이런 방식으로 활동전위는 랑비에결절 사이를 점프하듯 이동하여 신경말단까지 도달할 수 있고, 이를 도약전도(Saltatory conduction)라 부른다.

그림 3. 활동전위는 랑비에결절 사이를 도약전도 방식으로 이동하여 신경말단까지 도달한다. (출처: 한국분자·세포생물학회)

다발경화증(Multiple sclerosis), 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disase) 등의 질환에서는 축삭돌기를 감싸고 있는 미엘린초가 손상되는 탈수초(Demyelination) 현상이 나타나며 따라서 이들 질환을 탈수초질환이라 부른다. 다발경화증의 경우 대표적인 자가면역질환(Autoimmune disorder)이며, T 세포(T cell) 및 대식세포(Macrophage) 등의 면역세포가 미엘린초의 손상에 관여한다. 탈수초질환은 중추신경계와 말초신경계에서의 정상적인 신경전달을 방해하여 감각, 인지, 행동에 있어 다양한 증상을 유발한다.

미엘린초(Myelin sheath), 축삭돌기(Axon), 희소돌기아교세포(Oligodendrocyte), 슈반세포(Schwann cell), 랑비에결절(Node of Ranvier), 활동전위(Action potential), 도약전도(Saltatory conduction)

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