신경근접합부

신경근접합부는 운동뉴런(Motor neuron)과 근섬유(Muscle fiber)의 접합부위이며 운동뉴런에서 방출된 아세틸콜린(Acetylcholine) 신경전달물질(Neurotransmitter)이 근섬유막(Sarcolemma) 표면의 아세틸콜린 수용체(Acetylcholine receptor)에 결합하는 방식으로 신경전달이 일어난다. 이러한 신경전달을 통해 근육의 수축이 유도된다.

목차

신경근접합부는 운동뉴런과 근섬유의 접합부를 의미하며 일종의 화학시냅스(Chemical synapse)이다. 화학시냅스는 신경전달이 일어나는 장소인 시냅스의 한 형태이며, 신경전달이 화학물질인 신경전달물질 매개로 하여 일어나기 때문에 붙여진 이름이다.

신경근접합부에서는 운동뉴런의 신경말단으로 일종의 전기신호인 활동전위(Action potential)가 도달하면, 신경말단에서 신경전달물질인 아세틸콜린이 방출된다. 신경근접합부에서 운동뉴런과 근섬유는 완전히 붙어있는 상태가 아니라, 시냅스 틈(Synaptic cleft)라고 불리는 공간을 두고 마주보고 있다. 따라서 방출된 아세틸콜린은 운동뉴런에서부터 시냅스 틈으로 나오게 되는 것이다.

운동뉴런의 신경말단을 마주보고 있는 근섬유막 표면에는 아세틸콜린과 결합할 수 있는 아세틸콜린 수용체가 존재한다. 신경계에 존재하는 아세틸콜린 수용체는 약리학적 성질과 신호전달기전에 따라 무스카린성 아세틸콜린 수용체(muscarinic ACh receptor, mAChR)와 니코틴성 아세틸콜린 수용체(nicotinic ACh receptor, nAChR)로 분류할 수 있는데, 신경근접합부의 근섬유막에는 니코틴성 아세틸콜린 수용체가 존재한다. 니코틴성 아세틸콜린 수용체는 리간드 개폐 이온통로(ligand-gated ion channel)의 일종으로, 시냅스 틈으로 방출된 아세틸콜린이 근섬유막 표면에 존재하는 니코틴성 아세틸콜린 수용체에 결합하면, 이온 통로가 열리면서 나트륨, 칼륨, 칼슘 이온 등의 양이온을 통과시켜 근섬유 내부로 들어오도록 한다. 이를 통해 근육의 수축이 유도된다.

그림 1. 신경근접합부의 모식도. 1)운동뉴런, 2)근섬유막, 3)운동뉴런의 신경말단과 신경말단 내부의 시냅스 소포(Synaptic vesicle), 4)니코틴성 아세틸콜린 수용체, 5)근섬유 내부와 그에 존재하는 미토콘드리아. (출처: ).

그림 2. 아세틸콜린의 화학구조. (출처: ).

다양한 독소(Toxin)들이 신경근접합부에 작용하여 그 기능을 억제할 수 있으며, 이를 통해 마비(Paralysis)를 유발할 수 있다. 대표적으로, 보툴리눔 독소(Botulinum toxin)의 경우, 신경근접합부의 신경말단에서 신경전달물질인 아세틸콜린이 방출되는 것을 억제한다. 구체적으로, 신경말단에서 아세틸콜린이 방출되기 위해서는 아세틸콜린이 보관되어 있는 시냅스 소포와 신경말단 막(Membrane) 사이의 융합(Fusion)이 일어나야하며 이 과정에서 스네아 단백질(SNARE protein)이 필수적으로 작용한다. 보툴리눔 독소는 신경말단 내부로 들어가 스네아 단백질의 절단(Cleavage)를 유도하여 결과적으로 기능을 억제한다.

보툴리눔 독소는 박테리아 클로스트리듐 보툴리눔(Clostridium botulinum) 및 관련 박테리아에서 생성되며, 사람에서 치명적인 마비성 질병인 보툴리눔 독소증(Botulism)을 유발한다. 보툴리눔이라는 이름은 라틴어로 소세지를 지칭하는 단어에서 유래하였으며, 이는 보툴리눔 독소증이 상한 고기와 관련되어 있다는 초기의 발견에 따른 것이다. 상한 통조림에서 클로스트리듐 보툴리눔 박테리아가 자라면서 보툴리눔 독소가 생성된다.

보툴리눔 독소 이외에, 뱀 독(Snake venom)의 경우 아세틸콜린과 아세틸콜린 수용체가 결합하는 과정을 방해하여 신경근접합부의 기능을 억제하기도 한다.

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