인체 결합조직의 점탄성과 통증 기전 완전 정리

실제로 인체의 결합조직들은 점탄성 물질이기 때문에, 점탄성 물질의 특성을 나타내는 그래프에 대해서도 알 필요가 있다. 점탄성 물질의 특성은 시간과 속도에 의존적인 특성을 보인다. 점탄성 물질의 특성은 4가지로 표현될 수 있다. 크립 현상, 이완 현상, 이력 현상 및 속도 의존성 특성 등이다. 크립 현상(creep)은 물질에 하중이 일정한 크기로 적용되더라도, 시간이 경과하면 발생하는 변형도 달라지는 것을 의미한다. 즉, 시간이 경과할수록 변형이 더 심해지는 현상이다. 예를 들어, 힘줄을 천장에 묶은 후 그 밑에 하중을 매달면, 시간의 경과에 따라 힘줄의 변형이 점차적으로 증가할 것이다. 이완 현상(relaxation)은 시간이 경과함에 따라 적용되는 힘이나 스트레스가 감소한다는 의미이다. 예를 들어, 짐볼을 힘을 주어 아래로 압박하여 변형시킨다고 생각해 보자. 일정 변형을 일으킬 때 처음에는 많은 힘이 들지만, 점차 시간이 지나면 압박하는 힘을 조금 빼더라도 그 변형을 유지할 수 있게 된다. 여기에서 이완은 외적 힘인 하중의 감소를 의미한다. 이력현상(hysteresis)은 결합조직은 현재의 물리적 조건만으로 결정되지 않고, 그 이전부터 경과해 온 상태의 변화 과정에 의존하는 현상이다. 점탄성 물질은 하중과 비하중을 여러 번 반복했을 때 에너지가 소실되는 현상이다. 하중을 반복 적용했을 때 하중 곡선과 비하중 곡선이 동일하면, 에너지 소실이 없는 것이고, 이런 물질은 탄성 물질이다. 점탄성 물질은 하중 곡선과 비하중 곡선이 달라지는 경우이다. 하중 속도의 민감성은 물질의 종류에 따라 달라질 수 있다. 식소트로픽 물질(thixotropic), 뉴토니안 물질(newtonian)과 다일레이던트(dilatnt) 물질 등. 식소트로픽 물질은 하중의 속도가 증가할수록 점성이 떨어지는 물질이고, 뉴토니안 물질은 하중의 속도와 관계없이 점성이 일정한 물질이고, 다일레이던트 물질은 하중의 속도가 증가할수록 점성도 증가하는 물질이다. 인체의 결합조직은 식소트로픽 물질에 해당되고, 물은 뉴토니안 물질에 해당되고, 다일레이던트 물질은 점토 등이 여기에 해당한다. 관절윤활의 기전은 우리가 움직일 때 관절을 보호할 수 있는 기전을 의미하며, 관절이 하중을 받았을 때 활주하는 관절면 사이의 마찰을 감소시키는 것이다. 관절윤활액은 점성이 매우 낮은 물질이어서 마찰계수가 매우 낮은 편이다. 관절윤활 이론은 여러 종류가 있지만, 본 단락은 습윤윤활(sweeping lubrication)이 인체 관절의 윤활 기전에 가장 가까운 기전으로 생각되고, 또 쉽게 이해할 수 있는 기전이다. 관절이 하중을 받으면, 관절연골 안에 있는 윤활액이 관절주머니 안으로 빠져나오고, 비하중되었을 때 다시 관절연골로 들어가는 기전이다. 이와 비슷한 예로써 물을 흡수한 스펀지를 생각해보자. 스펀지를 누르면 스펀지 속에 있던 물이 밖으로 베어 나오게 되고, 누르는 힘을 제거하면 그 물이 다시 스펀지 안으로 들어가게 되는 것과 비슷한 원리이다. 척추가 움직일 때 원반에 영향을 공급하기 위해 물질 이동이 이루어진다. 관절윤활 기전과는 다른 형태로 일어나기 때문에 숙지할 필요가 있다. 원반과 척추종판 사이의 물질 이동은 압박에 의한 물질내의 압력 차이에 의해 일어난다. 척추가 굽힘할 때 원반의 속질핵을 중심으로 앞쪽 부분의 압력이 상승되어 상대적으로 압력이 낮은 척추종판으로 체액이 이동하고, 반대로 섬유테의 뒤쪽 부분은 척추종판보다 상대적으로 압력이 낮아져 척추종판의 체액이 원반으로 이동하게 된다. 척추가 폄할 때는 반대 현상이 일어난다. 통증(pain)은 불쾌한 감각(sensory)과 정서적(emotional) 경험을 수반하는 고차원적인 뇌 중추처리과정의 결과를 의미하고, 통각(nociception)은 통각수용기(nociceptors)에 의해 유해 자극에 대한 감각 정보를 말초로부터 뇌로 전달하는 들신경 활동을 지칭하는 것으로 통증과 통각은 구분된다. 통증은 유해성 신호에 대한 주관적인 감각으로 같은 통증 강도라 할지라도 반응은 다를 수 있다. 감염, 신체 외상, 고정(immobilization) 또는 정서적 건강과 같은 신체시스템의 다양한 자극으로 인해 통증이 초래될 수 있다. 통증은 근 방호(muscle guarding)와 조직 허혈을 야기하는 정체(stasis)를 일으키고, 대사 정체(metabolic retention), 부종, 기능이상을 초래하며, 이러한 반응들은 악순환(vicious cycle)이 될 수 있다. 유해 자극이 가해질 때 활성화되는 통각수용기는 유해하거나 잠재적으로 유해한 자극에 민감한 신경종말이며 피부, 피하지방조직, 근막, 힘줄, 힘줄막, 인대, 뼈막, 관절주머니, 혈관, 관절지방패드, 앞쪽 경막(dura mater)에 주로 분포한다. 유해수용 시스템에서 생성된 신경 자극은 들신경 섬유인 A 섬유와 C 섬유를 통해 전달된다. 통각 자극의 들신경 전달은 흥분성 신경전달물질인 글루탐산염(glutamate)과 P물질 (substance)(C 섬유)에 의해 이루어진다. A 섬유와 C 섬유는 통각과 온도감각을 전달하고, 직경과 전도속도는 다르다. 작은 직경의 무수섬유인 C 섬유는 A 섬유에 비해 느리게 전도하며, 쿡쿡 쑤시는 통증 (dull pain) 또는 지속적인 화끈감(burning sensations)과 관련이 있고, 유수섬유인 A 섬유는 날카롭거나 강한 통증과 관련 있다. 통각수용기는 역치가 매우 높아서 비정상적인 조직 변형, 화학적 농도 또는 온도 상승에 이를 때 활성화된다. 여러 가지 다른 화학적 요소들은 유해수용 시스템을 활성화시킨다. 젖산 축적, 칼륨 이온(potassium ions) 수준 증가, 5-하이드록시트립타민(hydroxytryptamine), 브라디키닌(bradykinin), 프로스타글랜딘(prostaglandin), 히스타민(histamine), 칼륨 이온과 젖산은 허혈 조직에서 농도가 높으며, 근방호 또는 과운동 근육에서 통증을 유발한다. 다른 네 가지 화학물질 -5- 하이드록시트립타민, 브라디키닌, 프로스타글랜딘, 히스타민 - 은 염증 삼출물의 주요 구성성분이고, 프로스타글랜딘, 히스타민과 브라디키닌은 손상된 세포로부터 방출된다.