상아아세포

치아라는 단단한 조직에서 가장 중요한 부분이 상아질이다. 법랑질이나 시멘트질이 없는 동물은 많이 볼 수 있지만, 상아질이 결여되어 있는 동물은 없다. 이 상아질에 둘러싸인 치수(齒髓)라는 부드럽고, 건드리면 통증을 느끼는 조직이 존재한다는 사실은 여러분도 잘 알고 있을 것이다. 그 치수의 표면에 상아질을 만드는 세포가 바로 상아아세포다(사진 1).

〈사진 1〉 치아의 구조를 나타내는 모형도

치아가 만들어지고 있는 시기의 상아아세포(사진 2)는 풍부한 조면 소포체와 커다란 골지체를 갖춘 성대한 분비세포로 상아질의 기초가 되는 물질(기질)을 대량으로 만들어낸다(사진 3). 이 기질에 석회화(칼슘의 침착) 현상이 발생하여 단단한 상아질이 된다(사진 2). 이렇게 해서 상아질의 층이 점차 두꺼워져도 상아아세포는 한 개의 긴 돌기를 남기고 치수의 표층에 질서정연하게 머물러 있다.

〈사진 2〉 형성 중인 치아의 상아아세포(화살표). 사람

〈사진 3〉 형성 중인 치아의 상아아세포. 쥐. ×1800

상아질은 치수에서 법랑질까지 상아세관(象牙細管)이라는 터널에 의해 뚫려 있다. 상아세관은 17세기 네덜란드의 레벤후크(Antony van Leeuwenhoek, 1632~1723)가 발견했다. 영국의 치과의사 S. J. 톰스(1856)는 상아질을 갈거나 부수어서 세관 안으로부터 섬유를 빼내어 그것이 상아아세포의 돌기라는 사실을 간파했다. 현재 '톰스섬유(Toms fider)'라고 불리는 이 세포돌기는 가지를 뻗어 이웃의 섬유와 연결(사진 4)하여 의사소통을 주고 받는다.

〈사진 4〉 사람의 상아질에 뻗어 있는 톰스섬유

〈사진 5〉 상아세관(象牙細管) 안의 톰스섬유(핑크). 상아질을 절단하여 주사전자현미경으로 들여다본 사진. ×3000

치아가 완성되면 상아아세포는 치수 안에서 긴 잠에 빠진다. 그러나 충치가 진행되거나 법랑질이 닳아 상아질에 침식 현상이 발생하면, 톰스섬유로부터 위험정보가 전달되고 상아아세포는 잠에서 깨어나 상아질 안쪽에 새로운 상아질을 만들기 시작한다(사진 1). 이렇게 해서 바깥쪽의 상아질이 손상되는 양에 대응하여 안쪽에 새로운 상아질이 추가되면서 치아에 구멍이 생기는 결과를 방어하는 것이다.

치아가 빠지거나 충치가 진행되더라도 법랑질만이 손상되는 경우에는 통증을 느끼지 않는데, 그 이유는 법랑질에는 신경이 전혀 없기 때문이다. 한편, 상아질(특히 법랑질과 상아질의 경계)에는 예민한 지각신경이 있다. 지각신경이라고 해도 모든 자극을 통각(痛覺)으로만 느낀다. 현미경으로 조사해보면, 상아질에 분포되어 있는 신경섬유는 상아질의 안쪽으로 진행되지 않고 0.1밀리미터 정도의 깊이에서 수평으로 가지를 뻗어 단추 모양으로 부풀어오른 뒤 톰스섬유와 접촉한다(사진 6, 사진 7). 상아아세포는 자극을 받으면 그 자극을 신경에 전달한다. 이른바 감각세포로서의 활동을 하고 있다고 표현할 수 있다. 니가타(小林茂夫) 그룹의 연구에 의하면 다양한 자극이 톰스섬유를 변환시키고 그 기계적인(압박이나 닳는 현상) 자극에 의해 신경의 말단부가 흥분하여 통증이 발생한다고 한다. 앞으로의 연구가 기대되는 영역이다.

〈사진 6〉 상아아세포와 신경섬유(노란색)의 관계를 나타낸 그림

〈사진 7〉 사람의 상아질에 분포되어 있는 신경섬유