통증 조절하는 뇌의 특정 단백질 및 메커니즘 발견

정은지 연세대 교수, 지속적 통증의 조절을 위한 초석 마련

시상신경세포의 칼슘의존성 음이온채널에 의한 신호 전달 억제 현상 : 노란색으로 표시된 부분은 생쥐뇌의 시상 내 시상 전달핵위 위치를 표시한 것이다. 이 부분에 있는 시상신경세포에서 발현되는 칼슘의존성 음이온 채널(CACC)인 ANO2가 활성화돼 음이온이 안으로 들어오면 막전압 분극이 더 커지면서 신호자가억제(spike frequency adaptation)가 일어나게 된다. 이러한 음이온의 발현을 저해했을 경우에는 신호자가억제가 일어나지 않아 시상신경세포의 신호가 지속적으로 전달되게 된다.



[한의신문=김대영 기자] 지속적인 통증을 뇌 속의 칼슘의존성 음이온 채널(아녹타민-2)이 인지하고 조절하는 통증 조절 메커니즘이 국내 연구진에 의해 최초로 규명돼 주목된다.



통증은 위험으로부터 몸을 보호하기 위해 반드시 필요한 감각이지만 과도한 통증 반응이나 제어가 불가능한 통증은 일상생활에 지장을 주는 불편한 감각이 될 수 있다. 건강보험공단 통계자료에 의하면 2010년 만성 통증 환자는 220만명을 넘어섰다. 빨리 치료하지 않으면 통증을 유발하지 않는 자극에도 통증을 느끼게 되는 악성 통증으로 발전할 가능성이 있지만 아직 정확한 만성 통증의 원인이 밝혀지지 않았다.



그런데 정은지 교수 연구팀(연세대)이 시상신경세포 신경 세포가 지나치게 활성화 되면 칼슘 의존성 음이온채널인 아녹타민(Anoctamin)-2(ANO2)가 열리면서 활성을 억제한다는 것을 발견하고 그 메커니즘을 최초로 밝혀낸 것이다.



정상적인 시상신경세포에서는 지속적으로 신경 세포를 활성화시켰을 때 신호자가조절(spike-frequency adaptation) 현상이 나타난다. 하지만 연구팀은 ANO2의 발현을 억제한 시상신경세포에서는 이러한 신호자가조절이 없어져 전기신호를 지속적으로 보내는 것을 관찰했다. 이는 ANO2가 신경 세포의 지속적 활성화를 억제하는데 관여함을 의미한다.



동물 실험에서도 ANO2 발현이 억제된 생쥐의 경우 정상 생쥐에 비해 통증 반응이 지속적이고 빈번하게 나타나는 것을 관찰했다. 따라서 ANO2 발현 억제에 의해 발생하는 신경 세포의 과활성화가 대뇌 피질로 감각 정보를 과하게 전달, 통증이 지속되도록 하는 효과를 유도함을 밝혀냈다. ANO2 발현 억제에 의해 발생하는 신경 세포의 과활성화가 대뇌 피질로 감각 정보를 과하게 전달해 통증 반응이 지속되도록 하는 효과를 유도하는 것이다.



결론적으로 이 연구를 통해 ANO2 채널은 시상신경세포의 정상적인 신호 전달은 방해하지 않고 지속적이고 과도한 신호 전달만을 효과적으로 억제한다는 점을 밝혀냄으로써 정상 감각정보 전달은 방해하지 않으면서 지속적 통증과 같은 과도한 신호전달만 효과적으로 조절할 수 있음을 시사했다.



또한 시상신경세포뿐 아니라 해마신경세포에서도 ANO2채널이 발현됨을 밝혀 해마신경세포의 기능에 미치는 영향에 대한 향후 연구에 대해서도 기대를 높이고 있다.



정은지 교수는 “뇌의 정상적인 감각 정보전달을 저해하지 않으면서 지속적이고 과도한 활성에 의한 통증 정보 전달을 차단하는 메커니즘을 밝힌 것”이라며 “기존의 통증 치료가 효과가 없던 지속적 통증의 조절을 위한 초석이 될 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.



이번 연구결과는 세계적인 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 12월 19일자에 게재됐다.



<용어설명>

신호자가조절 : 신경세포의 지나친 활성을 스스로 억제하는 현상으로 이를 통해 효과적인 신경세포 활성 가능



spike: 신경세포가 정보를 보내는 방식인 전기신호



음이온채널 : 음전하 이온이 드나들 수 있는 세포막의 통로



아녹타민-2 (Anoctamin-2) : 칼슘-의존성 음이온 채널(CACC: Calcium-activated chloride channel)인 염소채널



시상신경세포 (Thalamocortical neuron) : 뇌 중심부에 위치한 시상신경세포는 감각신호를 말초신경으로부터 전달받고 각 감각을 담당하는 대뇌피질로 신호를 다시 전달하는 신경세포