신경교세포(Glial cell, Glia)

1. 중추신경계(CNS; Central Nervous System) 속 신경교세포

1.1. 별아교세포(Astrocyte)    많은 돌기가 뻗어 있어 별처럼 보이는 신경교세포

- 신경교세포 중 가장 크기가 큼

- 뻗어 나온 돌기로 뉴런 및 혈관내피세포(Vascular Endothelial Cell)와 상호작용을 함

 

별아교세포(Astrocyte)

 

- 구분

  1) 원형질 별아교세포(Protoplasmic astrocyte)

    - 뇌의 회백질(Gray matter)에서 발견됨

    - 혈액뇌장벽(BBB; Blood-brain barrier)을 구성하는 내피세포의 생화학적 특성 조절

    - 시냅스 가소성 유지 역할

  2) 섬유 별아교세포(Fibrouse astrocyte)

    - 뇌의 백질(White matter)에서 발견됨

    - 원형질 별아교세포보다 훨씬 더 긴 가지 형태를 가짐

 

- 기능

  - 혈액뇌장벽을 구성하는 내피세포의 생화학적 특성을 조절

    - 혈액에서 포도당을 흡수해 뉴런에 공급함

  - 신경 조직에 영양분을 공급함

  - 손상된 뇌와 척수 조직의 재생에 중요한 역할을 함

  - 뇌실막세포(Ependymocyte)와 함께 성체신경줄기세포(Adult neural stem cell) 역할 가능

  - 시냅스 가소성 유지에 중요한 역할을 함

    - 시냅스 사이에서 방출되는 신경전달물질(Neurotransmitter)인 글루탐산(glutamate)을 흡수하고, 자체적으로 신경아교전달물질(Gliotransmitter)^[각주:1]을 만들어 방출할 수 있음

    - 불필요한 시냅스를 끊임없이 제거함 (흥분성 시냅스를 더 많이 제거함)

  - 수면의 양과 질을 제어하는데 중요한 역할을 함

    - 깨어있을 때 인간의 뇌에선 수많은 뉴런이 신호를 주고받으며 불협화음이 가득해짐

    - 하지만, 잠잘 때 뇌는 뉴런의 신호가 하나로 모이며 서파 활성 상태(Slow-wave activity)로 변하는데, 이러한 서파 전환 과정에 별아교세포가 관여함

 

- 관련 질환

  - 별아교세포가 손상될 경우 자폐증(Autism)이나 정신분열증(Schizophrenia)을 초래할 수 있음

    - 손상될 경우 시냅스 가소성을 유지하지 못하기 때문에 학습능력이나 기억 능력이 상실되기 때문

  - 별아교세포가 암세포가 될 경우, 별아교세포종(Astrocytoma)이라고 함

 

1.2. 희소돌기아교세포(Oligodendrocyte)    신경세포에 미엘린(Myelin) 구조를 형성하는 세포

- 희소돌기아교세포에 의한 미엘린초 형성은 신경계 발생의 전 과정 중 매우 늦게 일어남

  - 태어날 땐 일부 뇌 영역에서만 형성되고, 25~30세에 이를 때까지 형성이 지속됨

- 희소돌기아교세포의 전구세포(Oligodendrocyte precursor cell)는 성체의 중추신경계서도 발견됨

  - 다른 종류의 전구세포는 성체의 중추신경계에서는 발견 X

  - 이는 전구세포로부터 새로운 희소돌기아교세포가 분화해 손상된 미엘린초를 재생할 수 있음을 의미

- 일반적인 희소돌기아교세포는 백색질에서 발견됨

 

희소돌기아교세포

 

- 발생

  - 전구세포로부터 만들어짐

  - 전구세포는 배아의 신경관(Neural tube)^[각주:2]의 배엽대(Ventricular germinal zone)^[각주:3]에서 형성됨

  - 형성된 전구세포는 다른 지역으로 이주(Migration)하며, 도착한 신경 영역에서 희소돌기아교세포로 분화(Differentiation)한 뒤, 주변의 축삭돌기에 대해 미엘린초 형성

 

- 기능

  - 희소돌기아교세포에 의해 형성된 미엘린초는 축삭돌기를 감싸는 절연체로 기능하며, 도약전도(Saltatory conduction)를 유도함

  - 다른 신경교세포와 마찬가지로 신경세포를 지지하는 역할을 함

 

- 구조

  - 여러 개의 가지를 가지고 있음

  - 뻗어 나온 가지는 주변의 신경세포 축삭돌기를 감싸는 미엘린초를 형성하거나 수십개의 서로 다른 축삭돌기를 감싸기도 함

 

- 슈반세포(Schwann cell)와의 비교

  - 희소돌기아교세포는 중추신경계에서 기능하고, 슈반세포는 말초신경계에서 기능

  - 희소돌기아교세포는 하나의 세포가 여러 가지를 뻗어 여러 축삭돌기에 대해 동시에 미엘린초를 형성하고, 슈반세포는 하나의 슈반세포가 하나의 축삭돌기에 미엘린초 형성

 

희소돌기아교세포와 슈반세포

 

1.3. 뇌실막세포(Ependymocyte)   뇌의 뇌실계와 척수의 중심관의 얇은 신경 상피세포

- 상피세포(epithelial cell)로 분류됨

- 뇌척수액(CSF, Cerebrospinal fluid)을 생산하는 역할을 함

 

뇌실막세포(Ependymocyte)

 

- 기능

  - 뇌척수액을 뇌실계(Ventricular system)나 척수(spinal cord)의 중심관(Central canal)에서 가두는 혈액-뇌척수액 장벽(BCSF; Blood-CSF barrier)이 되어줌 (BCSF도 BBB에 포함되는 개념이라고 할 수 있음) 

    - tmi. 제3뇌실은 척수의 중심관과 연결되어 있어 뇌척수액은 순환 가능

  - 특정 조건 하에서 신경 줄기세포(Neural stem cell)를 생산할 수 있음

 

혈액-뇌장벽(BBB)와 혈액-뇌척수액장벽(BCSF)

 

- 맥락얼기(CP; Choroid Plexus)    연질막(Pia mater)과 뇌실막세포가 합쳐진 구조

  - 뇌척수액을 생산의 대부분을 담당하는 곳

    - 맥락얼기의 결합조직에 존재하는 많은 모세혈관의 혈액이 맥락상피로 여과되어 나가면서 뇌척수액이 형성됨 (맥락얼기는 모세혈관이 발달되어 있음)

  - 뇌세포에서 노폐물과 독성 단백질을 제거함

    - 맥락얼기 안의 혈관들은 뇌 안의 혈관들과 다르게 혈액뇌장벽이 없어 영양분은 뇌로 공급하고, 노폐물이나 독성 단백질은 외부로 유출하는 청소 기능을 함

  - 제3뇌실과 제4뇌실, 그리고 측뇌실(Lateral ventricle)의 벽에 존재함

 

분홍색으로 그려진 부분이 맥락얼기(Choroid plexus)

 

- 띠뇌실막세포(Tanycyte)    제3뇌실의 내벽을 덮고 있는 변형된 뇌실막세포

  - 뇌실과 시상하부를 연결하는 혈관 사이의 물질 운반에 관여하며 시상하부 호르몬 방출에 영향을 미침

  - 에너지 평형의 변화를 감지하고, 이를 유지하는 역할을 함

  - 생리적 과정의 시기를 조절하는 생체시계 유전자를 발현해 일주기리듬(Circadian rhythm)을 조절함

    - 시상하부(Hypothalamus)의 시교차상핵(SCN; Suprachiasmatic nucleus of anterior hypothalamus)에 존재하는 중추 생체시계(Master clock)에 영향을 미치는 빛 신호에도 반응할 수 있음

  - 아미노산의 감칠맛(Umami)을 감지하는 미뢰의 수용체를 통해 음식에 포함된 아미노산에 반응할 수 있음

    - 아미노산 중 가장 큰 반응을 유발하는 것은 아르기닌(Arginine)과 라이신(Lysine)

    - tmi. 감칠맛은 아미노산에서 비롯됨

  - 띠뇌실막세포가 활성화되면 식욕이 증가함

 

- 관련질환

  - 맥락얼기 부피가 클수록 기억력과 자기통제를 관장하는 광범위한 정신능력인 실행기능(Executive function)이 저하됨 (알츠하이머 환자들은 맥락얼기의 부피가 큼)

  - 맥락얼기의 이상으로 청소 장애가 생겨 아밀로이드(Amyloid)와 타우(Tau)라는 단백질을 제대로 청소하지 못할 경우 알츠하이머 치매의 원인이 될 수도 있음

  - 뇌실막 세포종(Ependymoma)   뇌실막세포가 암세포가 된 질환

    - 뇌실계와 척수 중심관 모두에서 일어날 수 있음

    - 5세부터 35세 사이에 많이 발견되며, 소아기에는 주로 제4뇌실에서, 어른에게서는 주로 척수 중심관에서 일어남

 

1.4. 미세아교세포(Microglia)   뇌에서 면역기능을 담당하는 신경교세포

- 뇌에 존재하는 대식세포의 한 종류로 병원체에 대한 포식작용과 면역반응을 수행함

- 뇌조직 내에서는 여러 방향으로 가지가 뻗어있는 모양이지만, 식세포 작용을 할 경우에는 혈액 내 대식세포와 유사하게 아메바 모양으로 변함

 

미세아교세포(Microglia)의 대략적인 크기 비교

 

- 발생

  - 다능성 줄기세포(Pluripotent stem cells)로부터 분화된 세포들이 난황낭(Yolk sac)에서 다시 원시 대식세포(Primitive macrophages)로 분화함

  - 난황낭에서 빠져나온 원시 대식세포는 뇌에 정착한 후 미세아교세포로 분화함

 

- 기능

  - 식세포작용과 같은 면역반응을 통해서 헤르페스뇌염(Herpes encephalitis) 등의 병원체 감염을 억제함

  - 신경세포의 시냅스 가지치기(Synaptic pruning) 등의 역할을 수행하여 신경세포의 발달 및 신경세포 간의 연결을 조절함

  - 혈액 내 대식세포처럼 뇌조직 내에서 생성되는 플라크(Plaque)^[각주:4], 찌꺼기 및 손상된 세포를 제거하여 염증을 억제하는 역할을 수행함

  - 신경 발달 및 재생에 관여하는 영양인자인 인슐린유사 성장인자(IGF1; Insulin-like growth factor 1)^[각주:5]을 분비하여 뇌세포의 항상성을 유지함

  - 사이토카인(Cytokine)을 생산하여 신경-면역 상호작용에 중요한 역할을 담당함

 

- 관련 질환

  - 퇴행성 뇌질환

    - 알츠하이머병의 원인 단백질인 베타 아밀로이드(Beta-amyloid)가 축적될 경우 미세아교세포가 활성화되어 이러한 단백질 포식 및 분해하여 질병의 발달을 억제함

      - 하지만, 보체 단백질인 C1q 분자가 신경세포의 시냅스에 붙을 경우, 미세아교세포의 식세포작용을 증가시켜 시냅스 가지치기를 통해 질병을 악화시킴

    - 미세아교세포는 TLR2 수용체(Toll-like receptor 2)^[각주:6]를 통해 알파 시누클레인(Alpha-synuclein)^[각주:7]을 인지하여 활성화되어, 염증성 사이토카인을 분비해 뇌염증을 유발함

  - 미세아교 세포종(Microglioma)    미세아교세포가 암세포가 된 질환

    - 뇌종양은 미세아교세포의 활성을 억제할 경우 빠르게 성장함

    - 미세아교세포의 활성을 유도하는 암포테라신 B(Amp B; Amphotericin B)와 같은 약물을 투입할 경우, 종양을 효과적으로 억제할 수 있음

  - 자폐증(Autism)

    - 유아기 뇌 발달 과정에서 미세아교세포가 시냅스 가지치기를 제대로 하지 못해 불필요한 시냅스가 충분히 제거되지 못하면 자폐증이 유발됨

 

2. 말초신경계(PNS; Peripheral Nervous System) 속 신경교세포

2.1. 슈반세포(Schwann cell)    말초신경계에서 신경세포의 축삭돌기(Axon)를 감싸는 신경교세포

수초화를 진행한 슈반세포

 

- 발생

  - 신경능선세포(Neural crest cell)에서 슈반세포 전구세포(Schwann cell precursor)로 분화되고, 또 미성숙 슈반세포(Immature Schwann cell)으로 분화됨

  - 미성숙 슈반세포는 미엘린 형성 슈반세포(Myelinating Schwann cell) 또는 미엘린 비형성 슈반세포(Non-Myelinating Schwann cell)로 성숙하게 됨

    - 미성숙 슈반세포가 감싸고 있던 축삭돌기가 굵다면 전자로, 가늘다면 후자로 성숙

 

- 기능

  - 미엘린 형성 슈반세포에 의해 형성된 미엘린초는 축삭돌기를 감싸는 절연체로 기능해 도약전도를 유도함

    - 하나의 세포가 하나의 축삭돌기에 미엘린초 형성

  - 축삭돌기가 손상되면 손상 부위로 증식하고, 이주해서 신경 재생을 도움

 

2.2. 위성세포(Satellite cell)   골격근의 줄기세포

- 노화에 따라 위성세포의 수는 감소하며, 한 번 감소한 위성세포는 다시 생성이 어려움

  - 따라서, 늙어서 위성세포가 별로 없는 경우에서 근력 운동을 시작하면 근육이 손상만 되고, 재생이 잘 되지 않아 통증으로 이어질 수 있음

 

위성세포(Satellite cell)

 

- 기능

  - 근육 손상 시 위성세포가 활성화돼서 분열하여 근육의 재생을 가능하게 해줌

    - 운동을 3~4달 정도 쉬면 근수축이 일어나는데, 다시 운동을 시작하면 위성세포가 기억을 되살려 일해 빠르게 근육이 붙음 (하지만, 너무 오래 쉬면 제대로 역할 못 함)

  - 말초신경계의 신경절(Ganglion)의 신경세포체를 둘러 감싸서 보호함

  - IGF1은 위성세포를 활성화시키고, 위성세포의 증식을 도움

 

 

 

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1. 별아교세포에서 자체적으로 만드는 신경전달물질로, 글루탐산과 D-세린 등이 있음 [본문으로]
2. 척추동물의 발달 초기의 신경조직으로, 뇌와 척수로 구성된 중추신경계의 기반이 됨 [본문으로]
3. 동물의 배아 발생 동안의 세포 그룹을 말하는 것 [본문으로]
4. 동맥 내부에 LDL 콜레스테롤과 같은 이물질들이 달라붙어 생기는 것 [본문으로]
5. 태아, 아동 시기의 성장과 근재생에 큰 역할을 하는 성장인자 [본문으로]
6. TLR 수용체는 선천 면역에서 중요한 역할을 하는 단백질로 13가지 종류가 존재함 [본문으로]
7. 파킨슨병의 경우, 알파 시누클레인 단백질이 응집 및 축적되어 발생함 [본문으로]