시냅스의 종류(화학적 시냅스)- Types of synapse;Chemical 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.

화학적 시냅스에서 시냅스전,후 뉴런의 막은 20~50nm정도의 시냅스 틈(synaptic cleft)으로 분리되어 있습니다. 이 틈은 섬유성세포 외단백질(fibrous extracellular protein)이 포함된 matrix(세포 바깥을 채우는 물질을 일컫는 말인데 ‘매트릭스’로 쓴다고 하네요;;)로 채워져 있습니다.
이 matrix의 작용 주 하나는 시냅스전,후 뉴런이 서로 떨어지지 않을 수 있게 돕는 것입니다. 화학적 시냅스의 시냅스전 부위는 시냅스전 요소(presynaptic element)라고 불리며, 보통 뉴런의 축삭 말단 부위인데 직경 50nm정도의 수 십개의 시냅스 소낭(synaptic vesicles)들을 가지고 있습니다. 시냅스 소낭들은 신경전달물질들을 저장하고 있는 주머니라고 할 수 있습니다. 축삭말단은 분비과립(secretory granules)이라는 더 큰 소낭도 갖는데 이들은 지름 약 100nm정도라고 합니다. 분비과립은 전자현미경에 검게 나타나는 용해성 단백질을 포함하는 데, 그런 이유에서 때때로 고밀도-핵 소낭(dense-core vesicles)이라고 불리기도 합니다.

시냅스전 혹은 시냅스후 막에 붙어있거나 인접한 단백질 밀집 부분을 통틀어 막 분화체(membrane differentiations)라고 부릅니다. 시냅스전 쪽에서  때때로 단백질이 작은 피라미드 모양으로 막의 세포내면을 따라 말단 세포질 쪽으로 돌출된 것을 볼 수 있는데, 이 피라미드영역과 그와 연관된 막은 신경전달물질이 활발히 방출되는 곳으로 활성구역(active zone)이라 합니다. 시냅스 소낭은 활성구역에 인접한 세포질에 모여있습니다. 비슷하게, 시냅스후 막 아래에 두껍게 모인 단백질을 시냅스후 밀집체(postsynaptic density)라고 합니다. 시냅스후 밀집체는 신경전달물질 수용체를 포함하고 있습니다.

화학적 시냅스는 또 중추신경계(CNS)시냅스와 신경근육연접(neuromuscular junction)에서 여러가지로 분류할 수 있습니다.

중추신경계(CNS)시냅스는 중추신경계에서 시냅스의 축삭말단이 뉴런의 어느 부위에 연접했는지에 따라 구분됩니다. 축삭이 수상돌기(dendrite)에 연접하게 되면 그 시냅스는 축삭-수상돌기성(axodendritic)이라 하고 세포체에 연접하면 축삭-세포체성(axosomatic)이라 합니다. 가끔 축삭말단이 다른 신경의 축삭에 연접하는데 이를 축삭-축삭성(axoaxonic)이라고 합니다. 특정한 뉴런에서 수상돌기가 다른 수상돌기와 시냅스를 형성하는 경우가 있는데 이를 수상-수상성(dendrodendritic)이라고 합니다.
또, 중추신경계의 시냅스는 시냅스전 막과 시냅스후 막의 분화에 따라 두 개의 일반적인 카테고리로 분류할 수 있습니다. 시냅스후 쪽의 막 분화가 시냅스전 쪽보다 보다 더 두꺼운 시냅스를 비대칭 시냅스(asymmetrical synapse;Gray’s type I synapse)라고 하고, 막 분화가 동일한 두께를 갖는 것을 대칭 시냅스(symmetrical synapse;Gray’s type II synapse)라고 합니다. 이러한 구조적 차이는 기능적 차이를 수반하는데, 비대칭 시냅스는 보통 흥분성이고, 대칭형 시냅스는 보통 억제성 시냅스입니다.

시냅스 연접은 중추신경계 외에도 존재합니다. 예를 들어, 자율신경계의 축삭은 분비선, 민무늬근, 심장 등에 연접하고 척수에서 나온 운동뉴런의 축삭과 골격근 사이에도 화학적 시냅스가 관찰됩니다. 이런 시냅스를 신경근육 연접(neuromuscular junction)이라고 하는데 이는 화학적 시냅스와 유사한 구조적 특징을 가지고 있습니다.

신경근육연접에서의 시냅스 전달은 빠르면서도 확실하다는 특징을 가지고 있습니다. 운동신경의 활동전위는 반드시 연접한 근육세포의 활동전위를 유발하게 됩니다. 크기에서도, 신경근육연접은 체내의 시냅스 중 가장 큰 시냅스로 알려져 있습니다.
이런 확실함은 많은 수의 활성구역(active zone)과 운동종판(motor-end-plate)로 명명된 시냅스후 막의 연접주름(junctional fold)구조로도 나타납니다. 연접주름 구조는 시냅스 후 막에서 나타나는 주름 구조인데, 이러한 연접주름 세포막에는 보다 많은 수의 신경전달물질 수용체가 밀집되어 있습니다. 이러한 주름은 신경전달물질이 다른 곳으로 새지 않고 집중적으로 수용체 위에 분비될 수 있도록 하기 때문에 신경신호의 전달이 확실한 것입니다.

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