피부감각세포

피부의 구조

피부: 체내의 근육과 기관을 보호하는 다수의 상피조직(epithelia tissue)

- 피부의 구조

· 표피(epidermis): 피부의 가장 바깥쪽 층으로 방수, 1차 보호막의 역할, 각질화로 인해 표층으로 갈수록 세포핵을 잃어 결국 표피로부터 각질세포는 떨어져 나간다. 표피의 산성도는 심층은 pH 7.0-7.4이나 외부 환경으로 갈수록 pH 4.0-5.0이 되어 미생물의 번식을 저지함

· 진피(dermis): 피부의 2차 보호막 역할로 신체를 압력과 장력으로부터 보호함, 모낭, 땀샘, 피지선, 림프관, 혈관 등이 분포

① 꼭지모양 부위(papillary region): 표피에 근접한 진피 부위

② 그물망 부위(reticular region): 진피 하단 부위

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- 표피피부세포와 진피피부세포의 구분

① 표피피부세포: 케라틴생성세포, 멜라닌세포, 랑게르한스 세포, 메르켈 세포 등

② 진피피부세포: 마이스넬 소체, 루피니 신경종말, 파치니 소체 등

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- 피부의 역할

① 단열(insulation) 및 체온조절: 피부혈관의 팽창, 수축을 통해 열조절

· 피부혈관팽창: 혈액공급 증가를 통한 열손실 증가(혈액을 통해 전도되는 열에너지를 컨트롤함)

· 피부혈관수축: 혈액공급 감소를 통한 열손실 감소

② 병원균으로부터 신체를 보호 + 외부환경으로부터 1차 방어막 ⇒ 심하게 손상된 피부는 반흔조직(흉터, scar tissue)을 생성함으로써 치료 시도: 피부 변색 및 탈색의 가능성

③ 저장과 합성: 지질, 수분의 저장 및 비타민 D 합성

④ 감각 신경말단의 분포 공간 제공: 다양한 피부감각세포가 피부 내부에 존재

⑤ 증발조절: 피부는 수분 손실에 대해 불투과성(impermeable)의 장벽으로 작용

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Mechanoreceptor

많은 생명체는 기계적인 힘에 반응하는 감각세포를 가지고 있으며, 이들을 특별히 생물학에서는 기계수용기(mechanoreceptor, mechano-ceptor)라고 한다.

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"Mechanoreceptor is a sensory neuron that responds to mechanical pressure or distortion."

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- 원리: 기계수용기의 원형질막이 물리적 힘에 의해 비틀어지면 이온통로가 개방되면서 세포의 막전위가 변해 차등전위가 생성되고, 그 결과 신경전달물질이 방출되거나 활동전위가 발생한다.

- 차등전위(graded potential, GP): 신경세포의 소듐 채널의 일부만 개방됨에 따라 나타나는 전위의 일종으로. 역치 값 미만의 자극에 의해 생성된다. GP는 자극의 크기와 비례하여 전위의 크기가 결정되는 특징이 있다.

기계적 자극에 의한 골격근의 성장과 적응 생화학 메커니즘 [출처: Journal of Applied Physiology, Mechanical signal transduction in skeletal muscle growth and adaptation, 2005, Tidball et al]

기계적 힘을 감지하는 대표적인 기관으로 크게 두 가지를 꼽는다. ⇒ 피부와 귀

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기계수용기는 상당히 다양한 생물학적 기작(biological mechanism)이 진화되었는데, 많은 감각계가 관여하기 때문에, 기계수용기의 기능은 단순한 피부감각해석부터 혈압감지, 듣기(hearing), 균형 등 매우 폭넓은 편이다.

- 기계수용채널(mechanosensitive channel): 신경세포의 이온채널처럼 세포막에 걸리는 힘과 변형(torsion)에 의해 개폐되는 이온채널로, (1)지질이중층의 장력을 느끼는 유형과 (2)세포골격의 힘을 느끼는 유형으로 크게 나뉜다.

세포막의 장력으로 열리는 기계수용채널 [출처: Wikipedia, Mechanosensitive channel]

 

감각세포의 반응

많은 종류의 감각세포는 촉각과 압력에 반응한다. 사람을 비롯한 포유류의 피부는 여러 감각을 감지하는 다양한 기계수용기로 채워져 있다. 포유류의 피부에는 크게 4가지 종류의 감각세포 군이 존재한다.

피부 내부의 다양한 감지세포 [University Biology, OpenStax, 2016, p.1046]

1. 메르켈 원판(Merkel’s disc): 촉각수용기로 느리게 적응하고 피부에 닿는 물체에 대해 지속적인 정보를 제공한다.

2. 마이스너 소체(Meissner’s corpuscle): 주로 털이 없는 피부에 발견되는 세포로 피부에 닿는 물체의 변화를 즉각적으로 감지한다. ⇒ 환경변화에 대해 매우 민감하나 빠르게 적응한다. 이 때문에 우리는 ‘물건을 잡고 있는 것’과 ‘물건을 만지는 것’을 구분할 수 있다.

3. 루피니 신경종말(Ruffini ending): 진피(dermis)에서 발견되는 신경세포로, 진동수 빈도가 낮은 진동자극에 반응한다. 메르켈 원판처럼 느리게 적응한다.

4. 파치니 소체(Pacinian corpuscle): 진동수 빈도가 높은 진동자극에 반응하는 신경세포로 마이스너 소체처럼 빠르게 적응한다.

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진피의 깊숙한 부분(hyper-dermis)에는 감각뉴런의 수상돌기가 모낭을 감싸고 있다. 때문에 피부 표면의 털이 움직이면 뉴런이 곧장 자극된다.

파치니 소체 [University Biology, OpenStax, 2016, p.1047]

마이스너 소체 [University Biology, OpenStax, 2016, p.1046]