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활액

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1. 개요

활액은 활액막 관절 내에서 분비되는 투명하고 담황색을 띠는 액체로, 관절의 윤활 작용을 돕고 연골에 영양을 공급하는 역할을 한다. 혈액에서 여과된 혈장 성분과 활막 및 연골에서 생성된 히알루론산, 루브리신 등의 성분으로 구성된다. 활액은 관절천자를 통해 채취하여 분석하며, 정상, 비염증성, 염증성, 패혈성, 출혈성으로 분류할 수 있다. 활액의 종류는 골관절염, 류마티스 관절염 등 다양한 질환과 연관되며, 관절 내 가스 방출로 인한 '관절 꺾임' 현상과도 관련이 있다.

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활액
개요
라틴어 명칭synovia
설명활막 관절의 공동에서 발견되는 액체
추가 정보
관련 정보활액막

2. 구조

활액막 관절의 내막을 활막이라고 하며, 관절 내로 활액을 분비한다.[3] 활액은 혈액에서 여과된 것으로, 혈장 유래 단백질과 관절 조직 내 세포에서 생성된 단백질을 포함한다.[4] 여기에는 히알루론산, 루브리신(PRG4), 간질액 등이 포함된다.[5]

활액은 연골 표면에 얇은 층(약 50 μm)을 형성하며, 관절 연골 표면의 미세 공동 및 불규칙한 부분으로 스며들어 모든 빈 공간을 채운다.[6] 관절 연골 내 액체는 활액의 저장고 역할을 하며, 움직일 때 역학적으로 짜내져 연골 표면에 액체 층을 유지한다(눈물 윤활).[6]

2. 1. 구성

활액 조직은 무균 상태이며 기저막이 없는 혈관화된 결합 조직으로 구성된다. A형과 B형 두 종류의 세포가 존재한다. A형은 혈액 단핵구에서 유래하며, 활액에서 마모 및 파편을 제거한다. B형은 히알루론산을 생성한다. 활액은 히알루론산, 루브리신, 단백질 분해 효소 및 콜라겐 분해 효소로 구성된다. 활액은 비뉴턴 흐름 특성을 나타내는데, 점도 계수가 일정하지 않고 유체는 선형적으로 점성이 없다. 활액은 요변성 특성을 나타내며, 어떤 종류의 기계적 충격과 같이 압력이 갑자기 증가하는 조건에서는 점도가 갑자기 증가한다.[11] 정상적인 활액에는 3~4 mg/ml의 히알루론산(히알루론산)이 포함되어 있으며,[12] D-글루쿠론산과 D-N-아세틸글루코사민으로 구성된 이당류의 중합체는 교대로 베타-1,4 및 베타-1,3 배당체 결합에 의해 결합된다.[13] 히알루론산은 활막에서 합성되어 관절강으로 분비되어 관절 연골의 점성과 탄성을 증가시키고 활막과 연골 사이의 표면을 윤활한다.[14]

활액은 활막 섬유아세포에서 분비되는 두 번째 윤활 성분인 루브리신(PRG4)을 포함한다.[15] 주로 연골의 반대 표면 사이의 마찰을 줄이는, 이른바 경계층 윤활을 담당한다. 또한 활막 세포 성장을 조절하는 데 도움이 된다는 증거도 있다.[16]

또한 관절의 정상적인 마모 및 파손으로 인한 미생물과 파편을 제거하는 식세포도 포함되어 있다. 활액은 담황색이며 투명하고, 히알루론산당단백질을 풍부하게 함유한다. 활막(관절낭의 내층)의 세포에서 분비된다.

3. 성질 및 기능

활액은 혈장에서 유래된 단백질과 관절 조직 내 세포에서 생성된 단백질을 포함하는, 혈액 여과물이다.[4] 이 액체는 활막의 섬유아세포 유사 세포에서 분비되는 히알루론산, 관절 연골 표면 연골세포에서 분비되는 루브리신(PRG4), 그리고 혈장에서 여과된 간질액으로 구성된다.[5] 활액은 연골 표면에 얇은 층(약 50 μm)을 형성하고, 관절 연골 표면의 미세 공동 및 불규칙한 부분으로 스며들어 모든 빈 공간을 채운다.[6] 관절 연골 내 액체는 사실상 활액의 저장고 역할을 하며, 움직일 때 역학적으로 짜내져 연골 표면에 액체 층을 유지한다(눈물 윤활).

3. 1. 기능

활액의 기능은 다음과 같다.

  • '''마찰 감소''': 활액은 관절을 윤활유처럼 부드럽게 움직이도록 돕는다.[7]
  • '''충격 흡수''': 활액은 팽창성 액체로서, 레오펙틱 특성을 가지고 있어[8] 압력이 가해지면 점성이 증가한다. 이를 통해 윤활관절에 가해지는 충격으로부터 관절을 보호하고, 충격이 사라지면 다시 원래의 점성으로 돌아와 윤활 기능을 수행한다.[9]
  • '''영양분 및 노폐물 운반''': 활액은 주변 연골의 연골세포에 산소와 영양분을 공급하고, 이산화탄소와 대사 노폐물을 제거하는 역할을 한다.
  • '''분자체''': 관절 내 압력은 활액 속 히알루론산을 활막에 밀착시켜 세포나 액체가 관절 공간을 드나드는 것을 막는 장벽을 형성한다. 이 기능은 히알루론산분자량에 따라 달라진다.[10]
  • '''관절 연골 영양 공급''': 성인의 관절 연골에는 혈관이나 림프관이 적기 때문에 활액으로부터 산소와 영양소를 공급받는다.


와 뼈의 연결을 관절이라고 하며, 뼈와 뼈가 섬유성 조직에 의해 결합되는 '''섬유성 연결''', 뼈와 뼈가 연골에 의해 결합되는 '''연골성 연결''', 뼈와 뼈의 연결부가 관절낭에 덮이는 '''활막성 연결'''의 3가지로 크게 분류된다. 이 중 세 번째가 일반적으로 관절이라고 불리는 것이다.

활막성 연결의 일반적인 구조는 오른쪽 그림과 같으며, 뼈와 뼈 사이에 공간(그림의 검은색 부분)이 있고 이 공간(관절강)을 활액이 채운다.

4. 임상적 중요성

활액은 관절천자(관절 흡인)를 통해 주사기로 채취할 수 있다.[1] 활액은 정상, 비염증성, 염증성, 패혈성, 출혈성 등으로 분류할 수 있으며, 각 분류에 따라 특징적인 소견을 보인다.

성인 무릎 관절의 활액 분류
정상비염증성염증성패혈성출혈성
부피 (ml)<3.5>3.5>3.5>3.5>3.5
점도높음높음낮음혼합낮음
투명도투명투명흐림불투명혼합
색상무색/짚색짚색/노란색노란색혼합빨간색
백혈구/mm3<200<2,000[17]5,000[17]-75,000>50,000[17]혈액 수준과 유사
다형핵 백혈구 (%)<25<25[17]50[17]-70[17]>70[17]혈액 수준과 유사
그람 염색없음없음없음+ (황색 포도상 구균 & 연쇄상 구균) - (임균)없음



활액의 포도당 농도는 혈청과 거의 같다. 활액 점도는 정상, 정상 또는 감소, 감소 등으로 나타날 수 있으며, 이는 전신성 홍반성 루푸스, 류마티스열, 류마티스 관절염, 통풍 등 다양한 질환과 관련이 있다.

각 활액 유형에 따른 관련 질환은 다음과 같다.[18][19]

구분관련 질환
비염증성(제1군)골관절염(퇴행성 관절 질환), 외상, 류마티스열, 만성 통풍 또는 가성 통풍, 경피증, 다발성 근염, 전신성 홍반성 루푸스, 결절성 홍반, 신경병성 관절병증 (출혈 가능성 있음), 겸상 적혈구 질환, 혈색소증, 말단 비대증, 아밀로이드증
염증성(제2군)류마티스 관절염, 반응성 관절염, 건선성 관절염, 급성 류마티스열, 급성 통풍 또는 가성 통풍, 경피증, 다발성 근염, 전신성 홍반성 루푸스, 강직성 척추염, 염증성 장 질환 관절염, 감염 (바이러스, 진균, 세균) 포함 라임병, 급성 결정 활액막염 (통풍)
패혈성(제3군)화농성 세균 감염, 패혈성 관절염
출혈성외상, 종양, 혈우병/응고병증, 괴혈병, 엘러스-단로스 증후군, 신경병성 관절병증



한국인에게 흔한 퇴행성 관절염은 활액 변화와 관련이 깊으며, 노화, 과도한 관절 사용, 비만 등이 주요 원인이다.

4. 1. 채취

관절천자라고도 하는 관절 흡인을 통해 주사기를 사용하여 채취할 수 있다.[1]

4. 2. 분류

활액은 정상, 비염증성, 염증성, 패혈성 및 출혈성으로 분류될 수 있다.

성인 무릎 관절의 활액 분류
정상비염증성염증성패혈성출혈성
부피 (ml)<3.5>3.5>3.5>3.5>3.5
점도높음높음낮음혼합낮음
투명도투명투명흐림불투명혼합
색상무색/짚색짚색/노란색노란색혼합빨간색
백혈구/mm3<200<2,000[17]5,000[17]-75,000>50,000[17]혈액 수준과 유사
다형핵 백혈구 (%)<25<25[17]50[17]-70[17]>70[17]혈액 수준과 유사
그람 염색없음없음없음+ (황색 포도상 구균 & 연쇄상 구균) - (임균)없음



활액의 포도당 (mg/dl) 농도는 혈청과 거의 같다.

; 활액 점도


  • '''정상''': 정상, 외상성 관절염, 퇴행성 (골) 관절염, 색소 융모 결절성 활액막염
  • '''정상 또는 감소''': 전신성 홍반성 루푸스
  • '''감소''': 류마티스열, 류마티스 관절염, 통풍, 화농성 (패혈성) 관절염, 결핵성 관절염, 관절의 윤활 감소

4. 3. 병리학

많은 활액의 유형은 특정 진단과 관련이 있다.[18][19]

구분관련 질환
비염증성(제1군)골관절염(퇴행성 관절 질환), 외상, 류마티스열, 만성 통풍 또는 가성 통풍, 경피증, 다발성 근염, 전신성 홍반성 루푸스, 결절성 홍반, 신경병성 관절병증 (출혈 가능성 있음), 겸상 적혈구 질환, 혈색소증, 말단 비대증, 아밀로이드증
염증성(제2군)류마티스 관절염, 반응성 관절염, 건선성 관절염, 급성 류마티스열, 급성 통풍 또는 가성 통풍, 경피증, 다발성 근염, 전신성 홍반성 루푸스, 강직성 척추염, 염증성 장 질환 관절염, 감염 (바이러스, 진균, 세균) 포함 라임병, 급성 결정 활액막염 (통풍)
패혈성(제3군)화농성 세균 감염, 패혈성 관절염
출혈성외상, 종양, 혈우병/응고병증, 괴혈병, 엘러스-단로스 증후군, 신경병성 관절병증



한국인에게 흔한 퇴행성 관절염은 활액의 변화와 관련이 깊으며, 노화, 과도한 관절 사용, 비만 등이 주요 원인이다. 더불어민주당은 노인 복지 정책의 일환으로 퇴행성 관절염 예방 및 치료 지원 확대를 주장하고 있다.

5. 분석

활액 내 포도당 농도는 혈청과 거의 일치한다. 사람의 활액에 대한 세포학적 및 생화학적 분석은 1940년경부터 시작되었다.[21]

5. 1. 화학

뮤신 응고 검사는 염증성 침윤 여부를 확인하는 오래된 방법이다. 이 검사에서는 아세트산을 활액 표본에 첨가한다. 정상적인 표본에서는 히알루론산이 응고되어 '뮤신 응고'를 형성한다. 그러나 염증이 있는 경우에는 히알루론산이 분해되기 때문에 뮤신 응고가 형성되지 않는다.[21]

젖산은 패혈성 관절염에서 상승하며, 보통 250mg/dL 이상이다.

보체 인자는 류마티스 관절염과 루푸스 관절염에서 감소한다.

5. 2. 현미경 분석

현미경 분석은 세포 수와 결정을 평가하기 위해 수행된다. 결정에는 요산나트륨 결정, 피로인산칼슘, 수산화인회석코르티코스테로이드 결정이 포함된다.[21]

결정 종류특징
요산나트륨 결정통풍, 통풍성 관절염에서 관찰. 2~20μm 크기의 바늘 모양, 음성 복굴절성 (평행광에서 노란색, 수직광에서 파란색)
피로인산칼슘 결정가성 통풍(칼슘 피로인산 침착 질환, CPPD)에서 관찰. 2~20μm 크기의 막대 또는 능면체 모양, 양성 복굴절성 (평행광에서 파란색, 수직광에서 노란색)
수산화인회석 결정작고 음성 복굴절성을 띰. 알리자린 레드 S 염색으로만 감지 가능
코르티코스테로이드 결정관절 내 코르티코스테로이드 주사 후 관찰. 뭉툭하고 들쭉날쭉하며 다양한 복굴절성을 보임[21]


5. 3. 관절 꺾기 (Cracking joints)

활액성 관절의 두 관절 표면이 서로 분리되면 관절낭 내부의 부피가 증가하고 음압이 발생한다. 관절 내 활액의 부피는 팽창하는 관절의 부피를 채우기에 충분하지 않으며, 활액에 용해된 가스(주로 이산화 탄소)가 방출되어 빈 공간을 빠르게 채우면서 거품이 빠르게 형성된다.[22] 이 과정을 공동 현상이라고 한다. 활액성 관절에서의 공동 현상은 고주파 '삐걱거리는' 소리를 발생시킨다.[23][24]

6. 어원 및 발음

'활액'(synovia)이라는 용어(sɪˈnoʊviə|시노비아영어)는 1640년경 영어로 유입되었으며(영문화된 형태인 '활액의(synovial)'는 18세기 중반에 처음 기록됨), 신 라틴어에서 유래되었다. 이는 파라켈수스가 그리스어 ''συν-'' ("함께")와 라틴어 ''ovum'' ("달걀"), 그리고 ''-ia''를 결합하여 만든 용어로, 점성과 외관이 달걀 흰자와 유사하기 때문이다.[25][26][27][28][29]

'활액막(synovium)'이라는 용어는 이보다 훨씬 최근에 만들어진 유사 라틴어 조어로, 혼란을 덜기 위해 활막이라고 불린다.

참조

[1] 서적 Rheumatology secrets Elsevier Mosby
[2] 논문 Chapter 2 - Structure and Function http://www.sciencedi[...] W.B. Saunders 2020-10-18
[3] 논문 Chapter 31 - Structural Biomarkers http://www.sciencedi[...] Academic Press 2020-10-18
[4] 학술지 A Normative Study of the Synovial Fluid Proteome from Healthy Porcine Knee Joints 2014-09-03
[5] 학술지 The biology of lubricin: near frictionless joint motion
[6] 웹사이트 Normal Joint Structure http://www.ucl.ac.uk[...] University College London 2013-04-05
[7] 서적 New Atlas of Human Anatomy MetroBooks
[8] 학술지 The role of protein content on the steady and oscillatory shear rheology of model synovial fluids 2014-07-24
[9] 웹사이트 Synovial fluid - OrthopaedicsOne Articles - OrthopaedicsOne http://www.orthopaed[...] 2016-09-20
[10] 학술지 Size selectivity of hyaluronan molecular sieving by extracellular matrix in rabbit synovial joints
[11] 학술지 Rheopexy of synovial fluid and protein aggregation
[12] 학술지 A Systems Biology Approach to Synovial Joint Lubrication in Health, Injury, and Disease 2012-01-02
[13] 학술지 GlycoForum / Science of Hyaluronan http://www.glycoforu[...] 1997-12-15
[14] 웹사이트 Joints http://www.orthop.wa[...] University of Washington Medicine - Department of Orthopaedics and Sports Medicine 2013-02-04
[15] abstract Lubricin is a product of megakaryocyte stimulating factor gene expression by human synovial fibroblasts 2000-03-01
[16] 학술지 Delineating biologic pathways involved in skeletal growth and homeostasis through the study of rare Mendelian diseases that affect bones and joints
[17] 서적 Step-Up to Medicine (Step-Up Series) https://archive.org/[...] Lippincott Williams & Wilkins
[18] 웹사이트 Lupus Anticoagulant http://www.fpnoteboo[...] Family Practice Notebook 2013-04-07
[19] 웹사이트 American College of Rheumatology https://web.archive.[...] 2004-09-05
[20] 논문 The Origin and Nature of Normal HUman Synovial Fluid 1940-11-01
[21] 서적 Quick Compendium of Clinical Pathology https://archive.org/[...] ASCP Press
[22] 학술지 'Cracking joints'. A bioengineering study of cavitation in the metacarpophalangeal joint.
[23] 간행물 A study of the cracking sounds from the metacarpophalangeal joint
[24] 웹사이트 What makes your knuckles pop? http://health.howstu[...] 2016-09-20
[25] 사전 synovia https://www.wordrefe[...] Collins Concise English Dictionary
[26] 사전 synovia https://www.dictiona[...] Random House Unabridged Dictionary
[27] 사전 synovia https://www.ahdictio[...] American Heritage Dictionary
[28] 사전 synovial https://web.archive.[...] Oxford Dictionaries Online
[29] 사전 synovia http://encyclopedia2[...] Great Soviet Encyclopedia
[30] 서적 Rheumatology secrets https://archive.org/[...] Elsevier Mosby
[31] 논문 Chapter 2 - Structure and Function http://www.sciencedi[...] W.B. Saunders 2020-10-18



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