횡문근
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1. 개요
횡문근은 현미경으로 관찰했을 때 밝고 어두운 가로무늬가 보이는 근육으로, 척추동물의 뼈에 붙어 움직임을 담당하는 골격근과 곤충류 등의 외골격에 붙어 운동을 지배하는 근육을 포함한다. 횡문근은 근섬유, 혈관, 신경 섬유 및 결합 조직으로 구성되며, 골격근은 수축 및 대사 표현형에 따라 느린 산화성 또는 빠른 산화성으로 분류된다. 횡문근은 심장근, 골격근, 민무늬근으로 나뉘며, 심장근은 심장의 심외막과 심내막 사이에 위치하며, 골격근과 달리 단세포성이다. 횡문근은 힘을 생성하고 수축하는 기능을 하며, 골격근은 호흡, 움직임, 자세 유지에 기여하며, 심장근은 혈액을 펌프질한다. 횡문근은 손상 시 재생 능력이 있으며, 골격근은 위성 세포로 인해 재생이 잘 되지만, 심장근은 재생 능력이 제한적이다. 횡문근 관련 질환으로는 근감소증, 다발성 근염, 피부근염, 봉입체 근염 등이 있으며, 심장근 관련 질환으로는 관상 동맥 질환, 부정맥, 심근병증 등이 있다.
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| 횡문근 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 근육 조직 |
| 특징 | 반복적인 기능 단위인 사르코메어를 가짐 |
| 추가 정보 | |
| 근육 조직 종류 | 뼈대근육, 심장근육 |
2. 구조
가로무늬근은 현미경으로 관찰했을 때 밝은 부분(명대)과 어두운 부분(암대)이 번갈아 나타나는 가로무늬가 특징적이어서 붙여진 이름이다. 횡문근은 크게 우리 몸의 뼈에 붙어 움직임을 만드는 골격근과 심장의 벽을 이루는 심장근으로 나눌 수 있다. 골격근은 일반적으로 우리의 의지에 따라 움직일 수 있는 수의근인 반면, 심장근은 의지와 관계없이 자율적으로 수축하는 불수의근이다. 무척추동물인 곤충류나 갑각류의 외골격에 붙어 운동을 담당하는 근육도 가로무늬근에 해당한다.
2. 1. 골격근
골격근은 가로무늬근 섬유를 현미경으로 관찰했을 때 밝은 부분(명대)과 어두운 부분(암대)이 번갈아 나타나는 특징 때문에 붙여진 이름이다. 이 근육 세포는 여러 개의 핵을 가진 다핵 세포이며, 주로 척추동물의 뼈에 붙어 있어 뼈를 움직이는 역할을 하므로 '골격근'이라고 불린다. 또한, 우리 의지에 따라 움직일 수 있어 '수의근(隨意筋, voluntary muscle)' 또는 '맘대로근'이라고도 한다.무척추동물 중 곤충류나 갑각류의 외골격에 붙어 운동을 담당하는 근육 역시 가로무늬근이다. 근육은 근막이라는 결합 조직 막으로 둘러싸인 수많은 근섬유 다발로 이루어져 있다. 근섬유 다발은 격벽 모양의 그물 구조로 나뉜다. 근육의 양쪽 끝에는 콜라겐 섬유로 이루어진 힘줄이 있어, 이를 통해 근육이 뼈에 단단히 부착된다.
2. 1. 1. 미세 구조
골격근은 골격근 섬유, 혈관, 신경 섬유 및 결합 조직으로 구성된다. 전체 근육은 근육바깥막이라는 결합 조직에 싸여 있어 수축 시에도 구조적 형태를 유지한다. 근육 내부는 근육다발막에 의해 여러 근육다발로 나뉘며, 각 근육다발은 다시 근육속막에 싸인 여러 개의 근섬유(근세포)로 이루어진다.[2]근섬유는 굵기가 20~100μm 정도 되는 가늘고 긴 다핵 세포이다. 각 근섬유는 근육세포막(근섬유막)으로 둘러싸여 있으며, 내부의 세포질인 근형질(근질)에는 근원섬유와 미토콘드리아, 근소포체 등이 존재한다.[2] 근형질은 근수축에 필요한 에너지를 생산하는 장소이다. 근섬유막은 세포 안쪽으로 T-세관이라는 관 구조를 형성하는데, 이는 근소포체로부터 칼슘 이온의 방출을 유도하여 근수축을 일으키는 데 중요한 역할을 한다.[1]
근섬유의 기능적 단위는 근절이라고 하며[2], 근절들이 반복적으로 연결되어 근원섬유를 형성한다. 근원섬유는 광학 현미경으로 관찰 시 밝고 어두운 띠가 반복되는 가로무늬를 보이는데, 어두운 부분을 A대(암대), 밝은 부분을 I대(명대)라고 부른다. 이러한 가로무늬는 근원섬유를 구성하는 더 가는 단백질 필라멘트인 근세사의 배열 때문에 나타난다. 근세사는 주로 굵은 미오신 필라멘트와 가는 액틴 필라멘트로 구성되어 있다.[3]
골격근 섬유는 수축 속도와 대사 특성에 따라 느린 산화성(Type I) 섬유와 빠른 산화성(Type II) 섬유로 분류될 수 있다.[1]
2. 1. 2. 종류
골격근은 수축 및 대사 표현형에 따라 느린 산화성(Type I) 또는 빠른 산화성(Type II)으로 분류된다.[1]2. 2. 심장근
심장 근육은 심장의 심외막과 심내막 사이에 위치한다.[4] 심근 세포는 일반적으로 중앙 부위에 위치한 하나의 핵만을 포함하며, 많은 미토콘드리아와 미오글로빈을 함유하고 있다.[5] 골격근과는 달리 심근 세포는 단세포성이며,[4] 세포들은 문간반에 의해 서로 연결되어 있다. 이 문간반에는 갭 연접과 데스모솜이 포함되어 있다.[5]3. 기능
가로무늬근 조직의 주요 기능은 힘을 생성하고 수축하는 것이다. 심장근의 이러한 수축은 신체 전체에 혈액을 펌프질하며, 골격근의 수축은 호흡, 움직임 및 자세 유지를 가능하게 한다.[1]
3. 1. 골격근의 기능
골격근의 수축은 호흡, 움직임 및 자세 유지를 가능하게 한다.[1]운동 뉴런의 신호는 골격근 섬유를 탈분극시키고, 이는 근형질 세망에서 칼슘 이온을 방출하게 한다. 방출된 칼슘은 미오신과 액틴 필라멘트의 움직임을 유발하여 근절이 짧아지게 만들고, 결과적으로 근육이 수축하게 된다.[3] 골격근은 힘줄을 통해 뼈에 연결되어 뼈를 당기는 역할을 한다. 이때 근육을 감싸는 근막은 뼈를 덮는 골막에 융합된다. 근육이 수축하면 이 힘은 근막, 힘줄, 골막을 거쳐 뼈로 전달되어 뼈를 움직이게 한다. 근막은 힘줄 외에도 널힘줄이나 다른 근막에 결합될 수도 있다.[2]
3. 2. 심장근의 기능
심장 근육의 주요 기능은 수축을 통해 힘을 생성하고, 신체 전체에 혈액을 펌프질하는 것이다.[1]심장 근육 조직의 수축은 심장의 박동 조절 세포의 근원성 반응 때문이다. 이 세포들은 자율 신경계의 신호에 반응하여 심박수를 증가시키거나 감소시킨다. 박동 조절 세포는 자동 리듬성을 가지고 있다. 이들이 역치까지 탈분극되어 활동 전위를 발화하는 정해진 간격이 심박수를 결정한다. 갭 연접으로 인해 박동 조절 세포는 탈분극을 다른 심장 근육 섬유로 전달하여 일제히 수축하게 한다.[5]
4. 민무늬근과의 비교
골격근 및 심장근육과 같은 횡문근 조직은 근절이 존재하여 현미경으로 관찰 시 가로무늬가 나타나는 특징이 있다. 반면, 민무늬근육 조직은 근절이 없기 때문에 이러한 가로무늬가 보이지 않는다.[6]
분포 위치에서도 차이가 있다. 골격근은 이름 그대로 주로 골격에 부착되어 몸의 움직임을 담당하는 반면, 민무늬근육은 창자나 혈관 벽과 같이 속이 비어 있는 기관의 벽을 구성하는 경우가 많다.[6]
근육을 이루는 세포(근섬유)의 형태 또한 다르다. 횡문근육의 섬유는 양 끝이 뭉툭한 원통형 모양이지만, 민무늬근육의 섬유는 가운데는 두껍고 양 끝으로 갈수록 가늘어지는 방추형이다.[6]
세포 내 소기관 구성에서도 차이가 있다. 세포 호흡을 통해 에너지를 생산하는 미토콘드리아는 횡문근육 조직이 민무늬근육 조직보다 더 많이 가지고 있다. 또한, 핵의 수에서도 차이가 있는데, 골격근 세포는 여러 개의 핵을 가진 다핵 세포인 반면, 민무늬근육 세포와 심장근육 세포는 각각 하나의 핵만을 가진 단핵 세포이다.[6]
5. 손상 회복
횡문근의 손상 회복 능력은 종류에 따라 차이가 있다. 심장 근육은 성인 인간이 부상 후 조직을 재생하기 어려우며, 이는 흉터로 이어져 심부전의 원인이 될 수 있다.[7] 다른 척추동물 중 일부는 평생 심장 근육 재생 능력을 유지하기도 한다.[7] 반면, 골격근은 건강한 조직 내에 존재하는 위성 세포 덕분에 심장 근육보다 훨씬 뛰어난 재생 능력을 보인다.[8] 골격근의 재생 과정은 손상 후 염증 반응으로 시작하여 위성 세포의 활성화, 분화, 융합을 거쳐 새로운 근원섬유가 성숙하는 단계를 포함한다.[3]
5. 1. 심장근
성인 인간은 부상을 입은 후 심장 근육 조직을 재생할 수 없다. 이로 인해 흉터가 생기고, 이는 심부전으로 이어질 수 있다. 포유류는 발달 과정에서 약간의 심장 재생 능력을 가지고 있지만, 성체가 되면 이 능력을 잃는다. 반면, 다른 척추동물 중 일부는 평생 동안 심장 근육 조직을 재생할 수 있다.[7]5. 2. 골격근
골격근은 심장 근육보다 훨씬 더 잘 재생될 수 있다.[8] 이는 건강한 모든 골격근 조직에 휴면 상태로 존재하는 위성 세포 덕분이다.[8] 골격근 재생 과정은 크게 세 단계로 이루어진다. 첫째는 염증 반응 단계, 둘째는 위성 세포의 활성화, 분화 및 융합 단계, 마지막은 새롭게 형성된 근원섬유의 성숙 및 재형성 단계이다.[3]재생 과정은 손상된 근육 섬유의 괴사로 시작되며, 이는 염증 반응을 유발한다. 대식세포는 식세포 작용을 통해 세포 잔해를 제거하고, 항염증 사이토카인을 분비하여 염증 반응을 종결시킨다. 또한, 이 대식세포는 위성 세포의 증식과 분화를 촉진하는 역할도 한다.[3] 이후 위성 세포는 세포 주기에 다시 들어가 증식하며, 세포 주기를 벗어나 근아세포로 자기 재생하거나 분화한다.[8]
6. 관련 질환
횡문근은 우리 몸의 움직임을 담당하는 골격근과 심장을 뛰게 하는 심장근으로 이루어져 있다. 따라서 횡문근 관련 질환은 크게 골격근 관련 질환과 심장근 관련 질환으로 나눌 수 있다. 골격근에서는 근육 자체에 염증이 생기거나 노화와 함께 근육량이 줄어드는 등의 문제가 발생할 수 있다. 심장근에서는 심장에 혈액을 공급하는 관상 동맥의 문제, 부정맥과 같이 심장 박동이 불규칙해지는 문제, 또는 심근병증처럼 심장 근육 자체에 이상이 생기는 질환들이 나타날 수 있다.
6. 1. 골격근 관련 질환
- 근감소증 (sarcopenia|사르코페니아영어, 노화와 관련된 골격근 질량 감소)
- 다발성 근염 (polymyositis|폴리마이오사이티스영어, 만성 염증)
- 피부근염 (dermatomyositis|더마토마이오사이티스영어, 피부 발진을 동반한 만성 염증)
- 봉입체 근염 (inclusion body myositis|인클루전 바디 마이오사이티스영어, 흔한 연령 관련 염증성 질환)
6. 2. 심장근 관련 질환
참조
[1]
논문
Striated muscle function, regeneration, and repair
2016-06-06
[2]
서적
Anatomy and Physiology
https://opentextbc.c[...]
PressBooks
2019-04-11
[3]
논문
Satellite Cells and the Muscle Stem Cell Niche
2013-01-01
[4]
웹사이트
Cardiac Muscle
https://biologydicti[...]
Biology Dictionary
2019-04-12
[5]
서적
Anatomy and Physiology
https://opentextbc.c[...]
PressBooks
2019-04-12
[6]
웹사이트
Muscle Physiology - Introduction to Muscle
http://muscle.ucsd.e[...]
2015-11-24
[7]
논문
Mechanisms of Cardiac Regeneration
2017-02-22
[8]
논문
Intrinsic and extrinsic mechanisms regulating satellite cell function
2015-05-01
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