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다발성경화증은 신경세포(Neuron)의 축삭돌기(Axon)를 감싸고 있는 미엘린(Myelin)의 손상에 의해 유발되는 탈수초 질환(Demyelinating disease)이다. 뇌, 척수, 시신경(Optic nerve) 등 몸의 전반에 걸쳐 미엘린이 손상되며, 따라서 신경계의 기능과 관련된 감각, 인지, 행동 등에 있어 다양한 신체능력이 저하된다.

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신경세포의 축삭돌기는 외부에 노출되어 있지 않고, 아교세포(Glial cell)에 의해 감싸져 있는데, 이렇게 축삭돌기를 마치 전선의 피복처럼 감싸고 있는 것을 미엘린이라 부른다. 미엘린은 여러 겹으로 이루어지며, 이렇게 겹겹이 둘러싼 미엘린 구조를 미엘린초(Myelin sheath)라 부른다. 미엘린초는 중추신경계(Central nervous system)에서는 희소돌기아교세포(Oligodendrocyte)에 의해 형성되며, 말초신경계(Peripheral nervous system)에서는 슈반세포(Schwann cell) 의해 형성된다. 미엘린은 콜레스테롤(Cholesterol)과 같은 지질(Lipid)과 단백질로 구성되어있으며, Myelin basic protein(MBP), Proteolipid protein(PLP) 등이 미엘린을 구성하는 대표적 단백질이다.

미엘린초는 축삭돌기를 감싸는 절연체로 기능하며, 신경세포의 축삭둔덕(Axon hillock)에서 생성된 활동전위가 신경말단까지 빠른 속도로 전달될 수 있도록 한다. 축삭돌기 전체가 미엘린초에 의해 감싸져 있지는 않으며, 주기적으로 미엘린초 없이 노출된 부분이 있는데 이를 랑비에결절(Node of Ranvier)이라 부른다. 랑비에결절에는 전압 개폐성 이온통로(Voltage-gated ion channel)가 다수 존재한다. 따라서, 활동전위가 도달하여 이들 이온통로가 열리면 나트륨 및 칼륨 이온이 세포 안팎으로 이동하면서 활동전위가 재생성되고 신경말단까지 전달될 수 있다.

신경세포의 활동전위는 축삭둔덕(Axon hillock)에서 전압 개폐성 나트륨 이온통로가 열려 나트륨 양이온이 신경세포 내부로 들어오면서 시작되며, 축삭을 따라 신경말단(Nerve terminal)까지 전달된다. 활동전위가 신경말단까지 전달되는 동안, 축삭돌기는 미엘린초로 감싸져 있기 때문에 하나의 랑비에결졀에서 다음 랑비에결절까지 나트륨 양이온은 큰 손실 없이 도달하게 된다. 다음 랑비에결절에 도달한 나트륨 양이온은 다시 전압 개폐성 나트륨 이온통로가 열리도록 하여 새로운 나트륨 양이온이 들어오도록 한다. 이런 방식으로 활동전위는 랑비에결절 사이를 점프하듯 이동하여 신경말단까지 도달할 수 있고, 이를 도약전도(Saltatory conduction)라 부른다.

다발성경화증은 대표적인 자가면역질환(Autoimmune disorder)이며, T 세포(T cell) 및 대식세포(Macrophage) 등의 면역세포가 미엘린초의 손상에 관여한다. 미엘린초의 기능에서 예상할 수 있듯, 다발성경화증에서는 신경세포와 신경세포, 또는 신경세포와 다른 세포 사이의 신경전달이 매우 느려진다.

그림 1. 다발성경화증의 발병 기전을 설명하는 모식도. 신경세포의 축삭돌기를 감싸고 있는 미엘린이 자가면역세포에 의해 손상됨을 보여주고 있다. (출처: Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Multiple_sclerosis#/media/File:Multiple_Sclerosis.png)

임상적으로 다발성경화증은 크게 네 가지 단계로 구분된다.

미엘린(Myelin), 미엘린초(Myelin sheath), 랑비에결절(Node of Ranvier), 자가면역질환(Autoimmune disorder)

1. Neuroscience : exploring the brain (Bear, Connors, Paradiso저, 4판, Wolters Kluwer).