뉴런과 아교세포의 구조 및 혈액뇌장벽에 대해 알아보겠습니다.
신경계는 뉴런과 아교세포라는 두 가지 종류의 세포로 구성되어 있습니다. 뉴런은 정보를 받아들여 다른 세포에 전달합니다. 한 추정치에 따르면 성인의 뇌에는 대략 천억 개의 뉴런이 있습니다. 그 정확한 수를 세어보기에는 너무나 많으며 사람에 따라 다릅니다.
뉴런의 구조
뉴런의 가장 독특한 점은 모양인데, 이는 뉴런에 따라 아주 많이 다릅니다. 다른 대부분의 신체 세포와 달리 뉴런은 긴 가지를 뻗고 있습니다. 큰 뉴런들은 가지돌기, 세포체, 축삭, 시냅스전 종말을 갖고 있습니다.
운동뉴런은 세포체가 척수에 있으며, 다른 뉴런들로부터 들어온 흥분을 가지돌기로 받아서 자기 축삭을 따라 충동을 전도하여 근육으로 내보냅니다. 감각뉴런은 촉각 정보를 피부로부터 척수로 전도하는 뉴런이며, 한쪽 끝이 특정 유형의 자극에 아주 민감하도록 특수화되어 있습니다.
가지돌기는 여러 갈래로 나누어진 섬유로서 그 끝으로 갈수록 가늘어집니다. 가지돌기의 표면은 시냅스 수용체라는 특수한 구조물들로 덮여 있는데, 이는 가지돌기가 다른 뉴런들로부터 정보를 수신하는 곳입니다.
가지돌기의 표면적이 더 클수록 더 많은 정보를 받아들일 수 있습니다.
또한 시냅스로 사용될 표면적을 넓혀주는 짧은 싹 같은 가지돌기 가시들을 갖고 있는 가지돌기도 많습니다.
세포체에는 핵, 리보솜, 미토콘드리아가 있습니다. 뉴런의 신진대사 작업 중 많은 부분이 여기서 일어납니다.
축삭은 지름이 일정한 가는 섬유로서, 대부분의 경우 가지돌기보다 훨씬 깁니다. 축삭은 뉴런의 정보 송신자로서, 신경충동을 다른 뉴런이나 기관으로 전달합니다. 척추동물의 축삭 중에는 말이집이라는 절연 물질로 싸여있고 각 말이집 사이 랑비에 마디가 있습니다. 하나의 축삭은 많은 가지들로 나누어지는데, 각 가지의 끝은 부풀어서 시냅스전 종말을 형성합니다. 이 지점이 축삭이 화학물질을 분비하는 곳입니다.
구심성 축삭은 한 구조물로 정보를 들여오지만, 원심성 축삭은 한 구조물로부터 정보를 가지고 나갑니다.
모든 운동뉴런은 신경계로부터 나오는 원심성인 동시에 다른 구조물로 들어가는 구심성이며, 모든 감각뉴런은 신경계의 다른 부위에 대한 구심성입니다. 또한 한 세포의 가지돌기와 축삭 전체가 한 단일 구조물 내에 있을 경우, 그 세포를 그 구조의 사이신경세포 또는 내재 뉴런이라 합니다. 예를 들어, 시상의 내재 뉴런은 그 모든 가지돌기와 축삭을 시상 내에 갖고 있습니다.
아교세포의 구조
아교세포란 신경계를 구성하는 다른 주요 성분으로 여러 가지 기능을 하지만 뉴런처럼 장거리에 걸쳐 정보를 전달하지는 않습니다. 아교세포는 뉴런보다 크기가 작지만 그 수는 더 많습니다.
뇌에는 기능이 다른 여러 종류의 아교세포들이 있습니다. 별 모양으로 생긴 별아교세포는 기능적으로 관련된 집단을 이루는 축삭들의 시냅스전 종말들을 둘러싸고 있습니다.
별아교세포는 이 축삭들이 분비한 화학물질을 흡수했다가 나중에 그 축삭들에 다시 분비함으로써 그 축삭들의 활동을 동기화시키는데, 그렇게 해서 메시지가 전송될 수 있도록 합니다.
또한 뉴런이 죽었을 때 생기는 폐기물을 제거하고, 뇌의 각 영역으로 가는 혈류의 양을 조절합니다.
또 다른 기능은 일부 뇌 영역에서 활동이 높아지는 기간 동안 그 영역의 혈관을 확장해서 더 많은 영양물질이 들어오게 하는 것입니다.
뉴런은 글루탐산 같은 특정 전달물질을 분비하여 교신합니다. 한 뉴런이 많은 글루탐산을 분비하고 나면 근처의 아교세포들이 과다한 글루탐산 중 일부를 흡수합니다. 아교세포는 이 글루탐산의 대부분을 글루타민이라는 화학물질로 변환시킨 다음, 다시 뉴런에 되돌려 줍니다. 그러면 이 뉴런이 이를 글루탐산으로 다시 변환시켜 나중에 분비할 수 있도록 준비해 놓습니다.
아주 작은 세포인 미세아교세포 또한 바이러스, 곰팡이 및 기타 미생물만 아니라 폐기물도 제거합니다.
뇌와 척수에 있는 성긴 돌기 아교세포와 신체의 말초에 있는 슈반세포는 특수한 종류의 아교세포로서, 척추동물의 특정 축삭들을 감싸서 절연하는 말이집을 만듭니다. 방사형 아교세포는 태내 발달 중 뉴런과 그 축삭 및 가지돌기의 이동을 이끄는 길잡이 역할을 합니다. 태내 발달이 끝나면 대부분의 방사형 아교세포는 뉴런으로 분화하고, 일부가 별아교세포와 성긴 돌기 아교세포로 분화합니다.
혈액뇌장벽의 작동 방식
혈액뇌장벽이란 일반적인 화학물질이 척추동물의 뇌에 들어갈 수 없도록 통하지 못하게 하는 것을 말합니다.
즉, 복구할 수 없는 뇌 손상의 위험을 최소화하기 위해서 신체는 뇌의 혈관을 따라 장벽을 쌓습니다. 이 장벽이 대부분의 박테리아, 바이러스 및 다른 위험한 화학물질이 들어오지 못하게 막습니다.
혈액뇌장벽은 뇌 안에 내피세포들이 너무나 견고하게 합쳐져 있어서 거의 아무것도 그사이를 통과하지 못합니다. 이 장벽이 유해한 물질만 아니라 많은 쓸모 있는 화학물질들도 차단한다는 것입니다. 그런 쓸모 있는 화학물질에는 모든 연료와 아미노산들이 포함됩니다. 뇌가 기능을 하려면 이들 화학물질이 혈액뇌장벽을 통과하게 하는 특별한 기제가 필요합니다. 뇌는 이런 기제들을 여러 개 가지고 있습니다.
첫 번째는 이산화탄소와 산소를 비롯한 전하를 띠지 않은 작은 분자들은 자유롭게 들어가고 나올 수 있다는 것입니다. 두 번째는 세포막의 지방에 녹는 분자들도 수동적으로 통과한다는 것입니다. 뇌에 영향을 주는 약물들이 이에 포함됩니다. 또한 뇌는 다른 화학물질을 위해서 능동 수송합니다. 이것은 혈액에서 뇌로 여러 화학물질을 넣기 위해 에너지를 사용하는, 단백질이 매개하는 과정입니다.
결과적으로 혈액뇌장벽은 우리가 건강을 유지하는 데 있어 꼭 필요한 기제라고 할 수 있습니다.