시냅스의 종류(전기적 시냅스) – Types of synapse ; Electrical synapse

19세기 말 뉴런과 뉴런 사이의 정보전달은 두 신경의 특별한 접촉 지점에서 일어난다는 것이 알려졌습니다. 이 지점을 시냅스(synapse)라고 합니다. 그러니까 시냅스는 다른 뉴런이나 세포들(근육/분비선 등)과 접촉하고 통신하는 뉴런의 특화된 지점입니다. 시냅스에서 일어나는 정보의 전이 과정을 시냅스 전달(synapse transmission)이라고 합니다. 시냅스 전달에 있어서 정보는 뉴런에서 표적 세포/다른 뉴런으로 한 방향으로만 흐릅니다. 신호를 주는 뉴런은 시냅스전(pre-synapse)뉴런이라고 부르며, 신호를 받는 것(근육도 될 수 있어서 ‘것’이라고 한 것입니다.)은 시냅스후(post-synapse)라고 불립니다.
시냅스에는 전기적 시냅스(electrical synapse)와 화학적 시냅스(chemical synapse)가 있습니다. 보통 시냅스라고 하면 화학적 시냅스를 떠올리게 됩니다.

전기적 시냅스(electrical synapse)는 일반적인 현상으로 무척추동물 뿐 아니라 포유동물의 뇌에도 존재합니다. 뉴런과 뉴런 사이에서 전기의 흐름을 이용해 정보를 교환하는 것입니다. 전기적 시냅스는 상대적으로 단순한 구조와 기능을 가지고 있고, 한 세포에서 다른 세포로 이온이 직접 전달되도록 합니다.

갭 연접의 모습

전기적 시냅스는 갭연접(gap junction)이라 불리는 특화된 부분에서 일어나는데, 갭연접의 세포막간 거리는 3nm 정도이며 이 좁은 틈은 코넥신(connexin)이라는 단백질들에 의해 연결됩니다. 여섯개의 코넥신은 결합하여 코넥손(connexon)이라는 채널을 만들고 두 개의 코넥손(각 세포에서 1개씩)은 결합하여 갭연접채널(gap junction channel)을 만들게 됩니다.  갭채널은 이온이 한 세포의 세포질에서 다른 세포의 세포질로 직접 통과할 수 있게 통로를 만들어 주는 것이죠. 대부분의 갭채널의 구멍은 지름이 약 1~2nm정도로, 이는 모든 중요한 세포 이온들과 여러 작은 생체 분자들이 통과할 수 있을 만큼의 크기로 상대적으로 크다고 할 수 있겠습니다.

대부분의 갭채널은 이온들이 양방향으로 이동할 수 있게 하기 때문에 화학적 시냅스와는 달리, 양방향성(bidirectional)입니다. 전기가 이온의 형태로 이 채널들을 통과할 수 있기 때문에 갭채널로 연결된 세포는 전기적으로 연결되었다(electrical coupled)고 합니다.
두 뉴런이 갭 연접으로 연결되면 시냅스 전 뉴런의 활동전위는 다른 뉴런으로 작은 양의 이온전류가 흘러가도록 합니다. 이 흐름은 두번째 뉴런에서 시냅스후 전위(PSP;Post synaptic potential)를 발생시킵니다. 전기신호가 양방향성이기 때문에 첫 번째 뉴런에서도 PSP가 형성됩니다. 포유동물의 뇌에서의 PSP는 약 1mV로, 이것은 시냅스 후 뉴런에서 활동전위를 이끌어내기에는 작습니다. 그러나 한 뉴런은 보통 다른 뉴런들과 함께 시냅스를 만들고, 몇몇 PSP가 동시에 이루어지면 한 뉴런을 흥분시킬수 있습니다. 이것은 시냅스 통합(synaptic integration)의 한 예로 들 수 있습니다.

전기적 시냅스의 역할은 다양합니다. 이웃뉴런과 고도의 조화된 활동을 하는데 필요한 곳에서 종종 발견되는데 이는 전기적 시냅스의 양방향성 때문이겠죠? 갭연접은 신경교세포, 근육세포 등 많은 비신경세포들을 연결하는데도 쓰입니다.

 

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