【뉴만 정복하기】 Chapter 2. 관절주위 결합조직의 조직학적 구성 : 섬유단백질, 바탕질, 세포
안녕하세요 몸의 기능을 관리하는 기능치료사입니다.
물리치료의 기본 서적 뉴만의 정복을 돕기 위해 최대한 쉽게 설명하려 합니다.
오늘은 관절주위 결합조직의 조직학적 구성인 섬유단백질, 바탕질, 세포에 대해 알아보겠습니다.
관절 주위 결합조직(Periarticular connective tissue)이란?
인체는 일차적인 조직유형인 결합조직, 근육, 신경, 상피가 있습니다. 여기서 중배엽에서 발생한 결합조직은 관절의 기본 구조인 관절주머니, 인대, 힘줄, 관절연골, 섬유연골을 형성하게 됩니다. 이러한 조직들을 관절주위 결합조직이라고 부릅니다. 관절 주위 결합조직의 조직학적 구성은 크게 3가지로 섬유단백질, 바탕질, 세포가 있습니다.
1. 섬유단백질
- 아교질 (유형Ⅰ, Ⅱ)
- 탄력소
2. 바탕질
- 글리코스아미노글리칸
- 물
- 용질
3. 세포
- 섬유모세포
- 연골모세포
섬유단백질(Fibrous protein)
섬유 단백질에는 아교질(유형Ⅰ, Ⅱ)과 탄력소가 존재합니다. 이들은 모든 관절주위 결합조직 내에 다양한 비율로 존재하며 아교질은 모든 단백질의 30%를 차지하고 있으며 인체에서 가장 풍부한 단백질입니다.
아교질
아교질은 모든 단백질의 30%를 차지하고 있으며 인체에서 가장 풍부한 단백질입니다. 아교질의 기본적인 수준은 3중의 나선형 방식으로 실로 이루어진 모아교질입니다. 모아교질이 모여 끈과 같은 미세원섬유가 되고, 미세원섬유가 모여 교차 연결되면서 줄과 같은 원섬유가 되며, 이 원섬유들이 모여 섬유를 형성합니다.
아미노산 배열에 근거해 28가지 유형의 아교질이 있지만, 관절주위 결합조직에서는 2가지 유형인 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ로 구분합니다.
유형 Ⅰ 아교섬유는 장력을 받았을 때 잘 늘어나지 않는 굵은 섬유들로 구성되어있습니다. 잘 늘어나지 않기 때문에 뻣뻣하고 강한 유형이며, 주로 뼈들 사이의 관절을 결합시키고 지지하는 데 이상적인 아교섬유 유형입니다. 주로 인대와 섬유성 관절주머니 그리고 힘줄에서 섬유다발을 형성합니다.
유형 Ⅱ 아교섬유는 유형 Ⅰ 아교섬유보다 훨씬 더 얇으며 적은 장력을 지닙니다. 복잡한 구조와 견고함, 일반적인 형태를 유지하기 위한 틀의 구조를 만듭니다.
이전에 말한 아교질은 원섬유들이 그물 모양을 하고 있어 장력에 저항하는 그물 형태의 모습을 하고 있으나, 과한 자극에는 저항 이상의 움직임으로 변형의 위험이 있습니다. 원섬유들이 제 위치로 돌아올 수 있게 하는 역할이 탄력섬유입니다. 이러한 특징은 유리연골과 탄력연골과 같은 구조들과 척추의 인대 주로 황색인대에 유용하게 작용합니다.
바탕질(Ground substance)
관절주위 결합조직 내에있는 아교섬유와 탄력섬유는 물을 함유한 기질 또는 겔 내에 묻혀있는데 이를 바탕질이라 하며, 바탕질은 주로 글리코스아미노글리칸(GAG), 물, 용질로 구성되어 있습니다.
글리콧아미노글리칸(GAG)은 바탕질에 물리적 탄성을 제공하는 큰 중합체의 패밀리입니다. 아래 그림을 보면 이해하기가 쉽습니다.
위 사진은 바탕질의 3D 그림입니다. 바탕질 안에는 아교섬유과 프로테오글리칸이 섞여 있는 것을 보여줍니다. 검은색 두꺼운 줄의 다발이 아교섬유이며, 아교섬유에 붙어 있는 붉은색이 프로테오글리칸 복합체입니다. 프로테오글리칸은 다시 아래 그림과 같이 프로테오글리칸 곁단위와 히알루론산으로 나누어지게 됩니다.
프로테오글리칸의 곁단위는 다시 중심단백질과 글리코스아미노글리칸사슬(GAG)로 나뉘게 됩니다. GAG는 음전하를 띠고 있어 같은 극성을 보이기 때문에 서로를 밀어내게 됩니다. 이 때문에 프로테오글리칸 복합체의 3차원적 부피가 증가하게 됩니다. 또한 음전하에 의해 친수성 성질을 갖게 되므로 자신의 무게에 50배에 해당하는 물을 끌어당기는 힘이 있습니다. 여기서 끌려온 물은 바탕질 내에 영양 확산 기능을 합니다. 물을 흡수한 프로테오글리칸은 부피가 점차 커지지만 단단한 아교섬유와 탄력섬유의 그물형태의 힘에 의해 특정 범위 이상의 팽창은 제한합니다. 이러한 조직들의 역할은 관절면의 덮개의 기능을 제공하며 관절에 가해지는 수많은 힘들을 분산시켜주는 역할을 합니다.
세포(Cell)
관절주위 결합조직 내의 세포는 섬유모세포와 연골모세포로 나눌 수 있습니다. 섬유모세포는 인대나 힘줄, 지지성 관절주위 결합조직 내에 있는 일차적인 세포입니다. 이와 반대로 연골모세포는 유리관절연골과 섬유연골 내에 있는 일차적인 세포입니다.이러한 세포들은 조직의 유지와 회복은 물론 바탕질과 섬유단백질의 합성의 역할을 합니다. 관절 주위 결합조직의 손상과 노화된 요소들을 항상 제거하며 새로운 요소들이 만들어지고 재형성됩니다. 따라서 관절 주위 결합조직들을 회복시키는 역할을 하는 것입니다.그러나 이러한 세포들은 각 섬유들의 가닥에 산재해 있거나 프로테오글리칸의 함유량이 높은 지역의 깊은 곳에 박혀 있어 종종 손상된 관절 조직을 불완전하거나 빈약하게 치유하게 됩니다. 근육세포와는 대조적으로 조직에 대해 확실한 역학적 회복 특성을 제공하지 않습니다.