뇌혈관장벽

 

혈액뇌장벽 ("외부물질 차단")

100여년 전, 청색염료를 동물의 몸 속 혈류 속으로 주입하면 몸 전체의 세포가 청색으로 변하지만 뇌와 척수의 세포는 그렇지 않다는 사실이 발견되었습니다. 이러한 현상에 대해 과학자들은 외부 물질이 혈액 속으로 들어오는 것을 막기 위해 “혈액(Blood)-뇌(Brain)-장벽(Barrier)”(BBB)이 존재한다고 설명했습니다. 최근까지 과학자들은 BBB의 구조와 기능에 대해 훨씬 많은 것들을 발견해냈지요.

혈액뇌장벽의 해부학

혈액뇌장벽은 반투과성(semi-permeable)을 지니고 있습니다. 즉, 어떤 물질은 통과시키지만 어떤 물질은 통과할 수 없다는 말입니다. 대부분의 신체 기관에서는 가장 작은 혈관인 모세혈관(실핏줄)은 혈관 내부가 내피세포로 덮여 있습니다. 내피세포에는 각 세포 사이에 작은 공간이 있어서 물질이 혈관 안팎을 쉽게 드나들 수 있습니다. 하지만 뇌에는 내피세포가 서로 딱 맞게 붙어 있어서 물질이 혈관 밖으로 나갈 수 없습니다.(포도당과 같은 분자들은 특별한 방법으로 혈액 밖으로 운반될 수 있답니다.)

아교세포(별아교세포, astrocytes)는 뇌혈관 주위에 층을 형성하고 있는데 이것이 BBB의 형성에 중요한 역할을 하는 것 같습니다. 별아교세포는 또한 이온을 뇌에서 혈액 속으로 운반하는데 관여하고 있는 것으로 추측됩니다.

혈액뇌장벽의 기능

BBB는 몇 가지 중요한 기능을 하고 있는데 이는 다음과 같습니다.

• 뇌를 손상시킬수 있는 혈액 속 “외부물질”로부터 뇌를 보호
• 체내의 호르몬과 신경전달물질로부터 뇌를 보호
• 뇌에 필요한 일정한 환경 유지

혈액뇌장벽의 일반적인 특성

• 큰 분자들은 BBB를 쉽게 통과하지 못합니다.
• 지용성이 낮은 분자들(Low lipid (fat) soluble molecules)은 뇌 속으로 침투하지 못합니다. 그러나 바르비투르계 약물(barbituate drugs: 진정 및 최면작용을 가지는 약물군 중 하나-역자 주)과 같은 지용성 분자들은 뇌 속으로 빠르게 침투할 수 있습니다.
• 높은 전하를 지닌 분자들은 투과 속도가 떨어지게 됩니다.

혈액뇌장벽을 손상시키는 요인들

• 고혈압(Hypertension): 고혈압으로 인해 BBB에 틈이 생길 수 있습니다.
• 발달: BBB는 태어날 때에는 미성숙 상태입니다.
• 고삼투압(Hyperosmolitity): 혈액 속 고농축 물질로 인해 BBB가 열릴 수 있습니다.
• 마이크로파(Microwaves): 마이크로파에 노출되는 것 때문에 BBB가 열릴 수 있습니다.
• 방사선(Radiation): 방사선에 노출되면 BBB가 열릴 수 있습니다.
• 감염(Infection): 감염 물질에 노출되면 BBB가 열릴 수 있습니다.
• 정신적 쇼크(Trauma),허혈(Ischemia), 염증(Inflammation), 뇌압 증가(pressure): 뇌 손상으로 인해 BBB가 열릴 수 있습니다.

뇌실주위 기관(Circumventricular Organs)

뇌에서도 유독 BBB가 약한 몇몇 부위가 있습니다. 이 때문에 물질이 뇌 속으로 비교적 자유롭게 들어갈 수 있습니다. 이런 영역은 “뇌실주위 기관(circumventricular organs)“이라 알려져 있습니다. 이러한 기관들을 통해 뇌는 혈액의 조성을 감독할 수 있습니다. 이런 기관들로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

• 송과체(Pineal body): 멜라토닌(melatonin)과 신경활성 펩티드를 분비한다. 하루주기리듬(circadian rhythms)과 연관이 있다.
• 신경뇌하수체(Neurohypophysis: 뇌하수체후엽(posterior pituitary)): 옥시토신(oxytocin)과 바소프레신(vasopressin)과 같은 신경호르몬을 혈류 속으로 분비한다.
• 맨아래구역(Area postrema): “구토 중추”: 독극물이 혈액 속에 들어오게 되면 이 부위에 도달하여 구토를 유발한다. 이런 식으로 동물은 더 큰 손상을 받기 전에 그 독극물을 위장에서 배출함으로써 자신을 보호한다.
• 뇌활밑기관(Subfornical organ): 체액 조절에 중요한 역할을 한다.
• 종말판(lamina terminalis)의 혈관 조직(Vascular organ): 펩티드와 다른 분자들을 감지하는 화학감각구역이다.
• 정중융기(Median eminence): 신경호르몬들을 분비하여 뇌하수체전엽을 조절한다.

---

장밝은 번역, 배정옥 리뷰

 

 

청소년을 위한 신경과학 (tistory.com)

청소년을 위한 신경과학