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뇌의 병리적 오작동으로 인한 통증 기전 규명통증 조절 영역인 PAG의 지속적 활성 현상 및 활성 감소 기전 규명
조충연 기자  |  dw@doctorw.co.kr
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승인 2020.10.23  10:43:17
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▲ 뇌의 통증 조절 영역 PAG의 활성에 따른 통증 양상 변화
PAG는 뇌의 통증 조절 센터이며, 뇌간의 RVM 영역으로 신호를 보내 통증 신호를 억제하거나 강화한다. 연구는 PAG의 mGluR5가 항상 활성화돼 있어(On 상태) 정상 감각이 유지된다는 사실을 밝혔다.
신경 손상 시에는 항상성 조절 물질인 Homer1a에 의해 mGluR5의 활성이 감소하며(Off 상태), 이로 인해 감각 신호가 비정상적인 통증으로 바뀌고 통증이 만성화된다.
출처 : 경희대학교 정지훈 학술연구교수

   
▲ 말초신경 손상 후 나타나는 신경병성 통증의 만성화
정상 상태에서 PAG의 신경세포들 중 약 70%는 mGluR5가 지속적으로 활성 상태에 있어 RVM(rostral ventromedial medulla)을 통해 정상감각을 유지시킨다.
말초신경 손상에 의해 과도한 신호가 발생하면 항상성 조절 물질인 Homer1a가 발현돼 mGluR5의 활성을 막으며, 이는 PAG 신경세포 흥분성을 낮추는 결과를 낳는다.
PAG에서 RVM으로 가는 신호가 감소함에 따라 병적 통증이 생겨나고 신경병성 통증이 만성화된다. 
※ RVM(입쪽 배쪽안쪽 연수) : RVM의 뇌간에 위치한 영역으로, 척수로부터 전달되는 통증 신호를 억제하거나 강화할 수 있는 기능이 있다. 뇌의 다양한 영역에서 발생하는 통증 조절 신호는 PAG로 모여 통합되며, PAG는 뇌간의 RVM 영역으로 신호를 보내어 통증을 조절한다.
출처 : 경희대학교 정지훈 학술연구교수

진통 효과를 발휘하는 생체 내 분자 스위치 가운데 하나가 밝혀졌다

한국연구재단(이사장 노정혜)은 정지훈(경희대학교), 김상정(서울대학교) 교수 연구팀이 뇌 작동의 변화에 의해 병적 통증이 만성화되는 기전을 규명했다고 밝혔다.

신경손상으로 인한 신경병성 통증을 앓는 환자는 정상 감각조차도 극심한 통증으로 느낄 수 있다. 다양한 대처 방법이 강구되지만 소수에게서만 효과가 있고 그조차 통증 경감에 그쳐 통증의 처리기전에 대한 이해를 바탕으로 새로운 접근법이 필요한 실정이다.

뇌에는 통증을 스스로 조절하는 시스템이 존재하는데, 연구팀은 이 시스템이 오작동하면 병적인 통증을 만들고 만성화시킨다는 사실을 알아냈다.

신경병성 통증 생쥐모델의 뇌에서 정상 생쥐모델과 달리 중뇌의 PAG 등 특정 부위의 뇌활성이 감소한 것을 알아낸 것이다.

연구팀은 정상 상태에서는 중뇌의 특정 부위(PAG)에서 대사성 글루타 메이트 수용체5(mGluR5)가 지속적으로 활성화돼 신경세포 흥분성을 유지하는 것을 밝혔다. 뇌의 통증 조절이 정상적으로 이뤄지려면 이 수용체가 지속적으로 활성을 유지해야 한다는 것을 알아냈다.

대사성 글루타메이트 수용체5(metabotropic glutamate receptor 5, mGluR5)는 신경계 전반에 걸쳐 발현하며, 흥분성 신호 전달 및 가소적 변화에 중요한 역할을 담당하는 물질이다.

실제 병적 통증 상태의 생쥐모델에서 대사성 글루타메이트 수용체5의 활성이 PAG에서 감소해 있었으며, 이 수용체를 인위적으로 활성화시키면 강력한 진통 효과를 발휘했다.

반대로 정상적인 생쥐모델의 PAG에서 이 수용체의 활성을 차단하면 마치 신경병성 통증 상태의 생쥐모델에서와 같은 병적 통증 증상이 만성적으로 나타났다.

나아가 연구팀은 이 수용체의 지속적 활성 변화에 생체 내 항상성 조절물질인 Homer1a가 관여하고 있음을 알아냈다.

병적 통증 상태에 대한 이해를 도움으로써 신경병성 통증에 대한 새로운 치료기법 연구의 실마리를 제공하는 한편 통증 외 다른 신경계 질환의 기전 이해에도 도움이 될 것으로 기대된다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 개인기초연구지원사업, 학문후속세대양성사업, 뇌과학원천기술개발, 바이오의료기술개발, 집단연구지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 커런트 바이올로지(Current Biology)에 9월 24일 논문명 ‘Persistent activity of metabotropic glutamate receptor 5 in the periaqueductal gray constrains emergence of chronic neuropathic pain’, 정지훈 교수(제1저자/경희대학교), 심현근, 김채영, 류현희, 장동철, 김승하, 이재건, 김창업, 김유경, 이용석, 김전, 김선광, 폴 월리(Paul F. Worley), 김상정 교수(교신저자/서울대학교) 등으로 온라인 공개됐다.

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