관절의 핵심 구조 : 관절주머니, 인대, 힘줄의 이해

관절주머니는 두 개의 층으로 구성되어 있으며, 안쪽 층은 윤활막층(stratum synovium)이라 불리고, 바깥층은 섬유층(stratum fibrosum)이라 불린다. 섬유층은 치밀한 섬유조직으로 구성되어 있다. 콜라겐과 탄력소는 건조중량의 약 90%에 해당하고, 물은 습식중량의 약 70%에 해당한다. 주된 콜라겐 유형은 I형이고, 대개 평행한 다발로 배열되어 있다. 윤활막층은 주머니의 안쪽 조직이고, 두 개의 층ㅡ내막(intima)과 윤활막밑조직(subsynovial tissue)-으로 구성되어 있다. 내막은 세포층이고, 윤활막세포(syn-oviocyte)로 알려진 특정 섬유모세포층으로 이루어져 있다. 관절 유지기능의 부분으로 윤활막세포는 세포사이질의 구성성분뿐만 아니라 윤활액의 히알루론산요소를 합성한다. 또한 다수의 성장인자를 포함하고 있는 다양한 범위의 시토카인을 분비한다. 윤활막은 활막관절의 비관절 부분, 즉 관절연골의 경계 내에 위치하는 섬유피막과 관절 내 인대와 힘줄의 표면을 덮고 있다. 윤활막밑조직은 혈관이 많이 분포된 섬유성 결합조직으로 내막의 바깥쪽에 있다. 이것은 섬유연골의 이행부위(transitional zone)를 지나 관절연골의 가장자리에 부착한다. 윤활막밑조직은 내막에 대한 지지를 제공하고 그것의 바깥면에서 섬유성주머니와 연결되며, 윤활막밑조직의 혈관은 관절에 산소, 영양분, 면역세포를 운반하는 역할을 한다. 윤활주머니는 작은 양의 윤활액을 함유하는 윤활막 종류이다. 이러한 윤활막(synovium)은 마찰 없이 둘러싸고 있는 구조의 움직임을 허용한다. 윤활주머니는 피부, 힘줄, 근육 또는 인대가 다른 구조물에 대해 압력을 받으면서 이동하는 부위에서 마찰을 줄이는 역할을 한다. 이것은 납작한 윤활막 주머니(sac)에 비교할 수 있고, 이는 조직 간에 비연속적이며 짧은 거리에서 자유로운 움직임을 제공한다. 위치에 따라 피부아래, 힘줄아래, 근육아래, 또는 근막아래 주머니 등으로 분류된다. 인대는 관절 또는 관절 근처에서 하나의 뼈와 다른 뼈를 연결한다. 인대는 콜라겐의 평행다발(paral-lel bundle)로 정렬된 치밀한 결합조직으로 구성되어 있으며, 상대적으로 비탄력적인 밴드조직이다. 일부 인대들은 관절주머니와 섞이고 관절주머니에서 두꺼워지기 때문에 확인하기 어려울 수도 있다. 인대는 적은 양의 세포(조직 부피의 10%에서 20%, 주로 섬유모세포)와 다량의 세포바깥바탕질(약 80%에서 90%)로 구성되어 있다. 프로테오글리칸은 조직 총 건조중량의 1% 이하이며, 주로 황산데르마탄 글리코사미노글리칸(dermatan sulfate glycosaminoglycan : GAG)을 포함한다. 대부분의 인대에서 세포바깥바탕질의 섬유요소는 주로 I형 콜라겐과 소량의 III, IV, V형 콜라겐으로 구성되어 있고, 탄력소의 양은 다양하다. 생체 인대 무게의 약 60~70%는 물이지만, 건조중량의 약 70~80%는 콜라겐이다. 인대에 있는 콜라겐의 구성요소는 피부와 힘줄에 있는 것과 비슷하다(I형 콜라겐 90%, 3형 콜라겐 10% 이하). 탄력소(elastin)는 인대의 기계적 역할에 영향을 미치며, 대부분의 인대에서 건조중량의 5% 이하이다. 인대에 있는 I형 콜라겐 원섬유(fibril)는 치밀하게 채워져 있고, 섬유다발은 인장력이 적용된 방향으로 배열된다. 인대에서 아교섬유의 배열과 아교섬유/탄력섬유의 비는 특정 관절의 안정성을 제공하고 운동성을 허용하기 위해 조직의 상대적인 능력을 결정한다. 인대는 관절 각도에 따라 다양한 방향으로 인장력을 받기 때문에 인대에 있는 아교섬유는 한 방향 이상으로부터 힘에 저항하기 위해 여러 방향으로 배열되어 있다. 세포 모양과 바탕질 구조는 인대가 뼈에 접근함에 따라 변한다. 성장과 발달 동안 아교섬유는 뼈 속으로 결합되며, 인대의 뼈 정지부위에서 샤피섬유(sharpey fibers)를 형성한다. 인대의 주요 기능은 관절에 안정성을 제공하는 것, 정상적인 관절 동작 동안 다른 쪽에 대해 한쪽 관절의 뼈의 위치를 조절하는 것, 인대 내에 있는 기계적수용기 또는 자유신경종말의 기능을 통해 관절의 위치감각 또는 고유감각 입력을 제공하는 것이다. 힘줄은 근육과 뼈를 연결하고 근육에서 생성된 힘을 뼈로 전달하여 관절을 움직이거나 고정한다. 힘줄의 구성과 기본구조는 인대와 거의 같다. 원섬유요소는 주로 I형 콜라겐과 소량의 III형과 V형 콜라겐으로 구성되고, IV형 콜라겐은 섬유모세포의 바닥판(basal lamina)과 관련이 있다. 힘줄은 인대보다 I형 콜라겐이 약간 더 많고, III형 콜라겐은 더 적다. 이러한 구성은 힘줄이 더 큰 인장력에 적응하게 한다. 힘줄의 바깥세포바탕질의 원섬유간 요소는 물, 프로테오글리칸, 다른 당단백질을 포함한다. 건조상태의 무게에서 콜라겐은 총 힘줄 무게의 60~80%를 차지한다. 표면의 힘줄바깥막(epitendineum) 또는 힘줄집(tendon sheath)은 불규칙하게 배열된 조밀한 콜라겐과 탄력섬유로 구성되어 있다. 이것은 힘줄섬유다발 사이를 통과하여 혈관, 신경의 진입 및 진출로를 제공하는 느슨하게 배열된 결합조직에 연결된다. 힘줄의 부착부위에서 콜라겐다발은 뼈조직을 투과한다. 힘줄을 지배하는 신경은 모두 들신경이고, 힘줄의 혈관공급은 매우 낮다. 힘줄의 콜라겐 원섬유는 다발(bundle)을 형성하며, 여러 그룹의 섬유다발은 힘줄내막이라 불리는 느슨한 결합조직 집(sheath)에 쌓여 있으며, 다발(fascicle)이라 불리는 두 번째 다발을 형성한다. 각각의 다발(fas-cicle)은 근육-힘줄 정지부에서 분리된 근섬유그룹 또는 운동단위와 관련 있다. III형 콜라겐의 비율이 높은 힘줄속막(endotenon)은 힘줄을 지지하는 신경, 혈관, 림프관을 싸고 있다. 전체 힘줄을 덮고 있는 집은 힘줄바깥막(epitenon)이라 불린다. 힘줄옆조직(paratenon)은 힘줄바깥막의 바깥면과 느슨하게 붙어있는 성근조직(areolar tissue)의 두 개 층으로 된 집이다. 힘줄바깥막과 힘줄옆조직은 힘줄주위조직(peritenon)이라 불리며, 이것은 높은 수준의 마찰을 받기 쉬운 힘줄에서 활액으로 차 있는 힘줄집(tenosynovium)이다. 힘줄옆조직은 힘줄을 보호하고, 힘줄의 움직임을 강화한다.