전주 이진복한의원 통증에 대해 2.

안녕하세요. 전주 이진복한의원 이진복원장입니다. 

오늘 자료는 학생들에게 하던 강의 자료 중 일부입니다. 

환자분들에게 설명해 드리기 위해 남깁니다. 

1. 통증(Pain)의 정의

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국제통증의학회(IASP, International Association for the Study of Pain)에 의하면,

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통증이란 "실질적인 또는 잠재적인 조직 손상이나 이러한 손상에 관련하여 표현되는 감각적이고 정서적인 불유쾌한 경험"으로 정의 된다.

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즉, ​조직의 손상과 더불어 그로 인해 느껴지는 정서적 경험이 복합적으로 나타난것이 통증이다.

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2. 통증(Pain)의 분류

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1) 침해성 통증 (Nociceptive pain)

인체에는 외부의 자극을 뇌로 전달하기 위한 다양한 수용체(receptor)가 존재한다. (ex. 기계수용체, 화학수용체, 온도수용체...)

이 중에서 유해수용체(통각수용체, Nociceptor)는 말초의 유해한 자극을 뇌로 전달한다. 이 유해수용체가 역치 이상의 자극으로 인해 민감해지면 우리는 통증을 느끼게 된다. 유해수용체는 기계적 통각수용체(조직의 절단, 압착 등을 인식), 온도 통각수용체(극한 온도를 통증으로 인식), 다형 통각수용체(손상된 조직에서 분비되는 화학물에 반응) 등으로 나뉜다.

화상, 염좌, 타박 등에 의한 통증이 침해성 통증에 해당한다.

침해성 통증. 열감, 화학적 자극, 물리적 자극, 냉감 등 다양한 말초의 유해 자극이 척수를 통해 뇌로 전달된다.

출처 : Can we conquer pain?, Joachim Scholz and Clifford J.Woolf, Nature neuroscience, 2002.

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2) 염증성 통증 (Inflammatory pain)

조직의 손상 및 염증과 관련되어 있는 통증이다. 조직이 손상이 되면 세포 말단에서, Histamine, serotonin, bradykinin, Prostaglandins, ATP, H+와 같은 물질들이 유리되어 나오고, 이는 염증 반응을 유발하게 된다. 일련의 염증 반응 과정에서 통증이 나타나고 조직의 과민성이 발생하는 것을 염증성 통증(Inflammatory pain)이라고 부른다.

관절염을 비롯한 각종 염증성 질환이 이에 해당한다. COX-2 inhibitor, Opioids등을 사용한다.

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염증성 통증. 손상된 조직이나, 염증 세포들이 유해수용체와 체성감각신경계를 자극하는 염증성 물질들을 방출한다. 이러한 물질들이 중추신경계의 반응도를 변화시켜서 조직이 회복될때까지 통각로를 과민상태로 만든다.

출처 : Can we conquer pain?, Joachim Scholz and Clifford J.Woolf, Nature neuroscience, 2002.

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3) 신경병증성 통증 (Neuropathic pain)

유해수용체(nociceptor)에 전달되는 유해한 자극은 없지만, 신호를 전달하는 신경(never) 자체에 문제가 생겨서 통증을 느끼는 경우를 신경병증성 통증(neuropathic pain)이라고 부른다. 신경이 물리적으로 눌리거나 절단되는 경우, 손상되는 경우에 통증이 나타난다. 저림, 화끈거림, 시림, 감각의 이상의 형태로 나타나며, 손상받은 신경 아래쪽으로 증상이 나타난다.

수핵탈출증, 당뇨병성 신경병증, 삼차신경통 등이 이에 해당한다. 삼환계 항우울제, 항전간제, Na+ channel 차단제, opioids 등을 사용한다.

 

신경병증성 통증. 신경계의 손상이나 기능결핍으로 인해 발생한다. 신경병증성 통증은 통증과 함께 신경학적 결손이 동반된다.

출처 : Can we conquer pain?, Joachim Scholz and Clifford J.Woolf, Nature neuroscience, 2002.

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*염증성 통증(inflammatory pain)의 경우 침해성 통증(nociceptive pain) 및 신경병증성 통증(neuropathic pain)과 그 기전이 겹치는 부분들이 있어, 통증을 크게 침해성 통증, 신경병증성 통증 2가지로 보는 경우도 있다.

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3. 통증(Pain)의 기전

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통증과 통각은 다르다.

통각은 조직 손상을 감지하고 경고하는 의미에서 나타나는 정상적이고 생리적인 감각인 반면

통증은 염증이 동반되거나, 신경병증성 통증 처럼 생리적인 의의가 없는 상태에서 아픈 것을 의미한다.

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이러한 통증과 통각을 느끼기 위해서 통각을 느끼는 유해감수기(nociceptor)가 존재해야 한다. nociceptor는 2가지의 섬유로 이루어져 있다. Aδ-fiber는 수초에 쌓여있어 전도 속도가 빠르고, C-fiber는 수초에 쌓여있지 않아 전도 속도가 느리다.

- ​급성적인 통증은 기계적 혹은 온도적 통각 자극에 의해 발생하는데 Aδ-fiber에 의해 빠르게 전도된다.

- 만성적인 통증은 화학적 통각자극에 의해 발생하지만, 지속적인 기계적 자극이나 온도 자극에 의해 발생하기도 한다. C-fiber에의해 전도된다.

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Nociceptor를 구성하는 2종류의 fiber. myelin이 있어 전도 속도가 빠른 Aδ-fiber와 myelin이 없어 전도 속도가 느린 C-fiber.

출처 : https://www.slideshare.net/nasertadvi/physiology-and-pharmacology-of-pain

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1) 손상 자체의 자극

조직에 손상이 발생하게 되면 손상 자체가 유해감수기(nociceptor)를 자극하여 Aδ-fiber와 C-fiber를 통하여 자극이 척수로 전달된다. 척수로 전달된 자극은 척수 후각(dorsal horn)을 거쳐, 척수시상로(Spinothalamic tract)를 통해 시상(thalamus)으로 전달된다. 시상을 지난 자극은 Somatosensory cortext(체성감각 피질), Limbic system(변연계), Prefrontal cortext(전전두엽피질)로 전달되어 통증의 인식적인(cognitive) 측면에 영향을 미친다. (*통증의 정의에서 얘기하는 감각적이고 정서적인 불유쾌한 경험)

 

통증의 전달 경로. 유해자극이 가해지면 Nociceptor에서 시작되어 Aδ, C-fiber를 거쳐 Spine의 Dorsal horn을 거친다. 이후 Spinothalamic tract을 통해 thalamus로 전달이 된다. thalamus를 거친 신호는 somatosensory cortex, limbic system, prefrontal cortex등으로 전달되어 통증의 인식, 감정적 영역에 영향을 미친다.

출처 : https://www.shutterstock.com/image-vector/noxious-pain-receptors-skin-nerve-pathways-229165600

 

2) 염증 반응(Inflammation)을 통한 자극

유해자극으로 조직이 손상되면, 유해수용기(nociceptor)를 통한 자극의 전달과 동시에 손상된 조직 세포 말단에서는 bradykinin, serotonin, K+, H+, Substance P, Phospholipase등과 같은 물질이 유리되어 나오고, 이로 인해 염증 반응이 발생하게 된다. 이 과정에서 손상 부위의 유해수용기(nociceptor)는 감작(sensitization)이 일어나 역치가 낮아지고 다발적인 흥분을 만들 수 있다. (조직의 민감화)

(*열자극과 기계적 자극에 모두 과민하게 되면 1차 통각과민, 기계적 자극에 대한 역치만 낮아지면 2차 통각과민이라 부른다. 손상 부위 주위에는 주로 2차 통각 과민이 일어난다.)

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손상된 조직에서 나타나는 반응. 세포막이 손상을 받으면 phospholipase A (PLA)의 작용에 의해 분해되어 Arachidonic acid (AA)를 형성한다. AA는 Cyclooxygenase (COX)라는 효소에 의해서 대사되어 Prostaglandin (PG)를 형성한다.

출처 : https://www.researchgate.net/figure/Main-biochemical-pathways-of-arachidonic-acid-NSAIDs-block-cyclooxygenase-and-thus_fig1_45267389

조직에 손상이 발생하게 되면 Phospholipase A (PLA)에 의해 세포막이 분해되어 Arachidonic acid (AA)를 형성하게 된다.

(*Steroid는 PLA의 작용을 억제하여 염증 반응을 조절한다.) AA는 이후 Cyclooxygenase (COX)라는 효소에 의해서 대사되어 Prostaglandin (PG)를 형성한다. PG는 nociceptor와 결합하여 통증 자극을 전달한다. COX-1에 의해서 발생되는 PG는 위장관 점막에 존재하는 정상 물질이지만, COX-2에 의해서 발생되는 PG는 국소 부위에 염증과 통증을 발생시키는 물질이다. (*NSAIDs는 COX-2를 억제하는 진통 소염제이다.)

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4. 통증(Pain) 치료 - 통증을 제어하는 방법

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통증이 유발되는 기전을 살펴보았으니, 각 과정에서 통증을 제어할 수 있는 방법을 살펴보자.

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1) Nociceptor 및 tissue level

조직 손상이 발생한 뒤 PLA, AA, COX, PG등에 의해 발생하는 일련의 염증 과정을 살펴 보았다. Steroids는 PLA의 작용을 억제하고, NSAIDs는 COX-2의 작용을 억제하여 PG의 생성을 막는다. 이로 인해 염증과 통증이 발생하는것을 제어할 수 있다.

봉침(BV)의 경우에도 COX-2의 발현을 억제하고, iNOS, NF-kB, MAPK등의 형성을 억제하여 소염작용을 한다고 한다. 침(Acupuncture)의 경우에도 ATP에 영향을 주고, 국소 말초의 역치를 높혀 진통 작용을 한다.

(*침과 봉침에 대해서는 추후 자세히 다뤄볼 예정)

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2) Never/Fiber level

말초 유해수용기(nociceptor)에 발생한 전기 신호는 통각 신경(fiber)의 전기 신호로 바뀌게 되는데, 이는 sodium channel에 의해서 결정이 된다. 국소마취제는 sodium channel의 활동을 억제시킴으로써 신경말단의 흥분을 억제하거나, 말초신경의 전도를 차단하여 감각의 소실을 가져오게 된다. 이로 인해 진통의 효과가 나게 된다.

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3) Spine level

신경섬유를 통한 전기 신호는 척수에서 통합되어 처리되는데, 이 과정에서 통증을 제어할 수 있다. 그 기전으로는 Gate control theory (관문조절설)이 가장 유력하다. 척수(spinal cord)에서는 통합된 정보를 시상(thalamus)로 전달하는 T-cell (Transmission cell)이 존재하고, 이 세포의 활동이 통각을 결정하게 된다. T-cell은 말초로 부터 통각 신경(S-fiber, small fiber)과 비유해감각신경(L-fiber, large fiber)의 흥분을 모두 받게 된다. S-fiber는 수초화되어 있지 않아 전도 속도가 느리고, L-fiber는 수초화 되어 있어 전도 속도가 빠르다.

*S-fiber는 앞서 보았던 통증과 관여된 Aδ 및 C 섬유에 해당하고, L-fiber는 체성감각(촉각, 압각, 진동 등)을 전달하는 Aβ 섬유에 해당한다.

척수의 후각에 위치한 교양질(Substantia gelatinosa, SG)에는 억제성 신경세포가 존재하는데 이는 T-cell로 들어가는 흥분의 양을 줄임으로써, 통증의 전달을 억제할 수 있다. 비유해자극을 전달하는 L-fiber는 SG의 억제세포를 흥분시켜 T-cell로 들어가는 흥분의 양을 줄이고, 통각을 전달하는 S-fiber는 SG의 억제세포의 활동을 억제하여, T-cell로 들어가는 흥분의 양을 증가시키게 된다.

이런 기전을 통증 제어에 활용한 것이 TENS(Transcutaneous electric nerve stimulation)와 척수자극술이다. 말초감각신경을 낮은 강도와 높은 빈도로 자극하게 되면 L-fiber를 흥분시켜 T-cell로 전달되는 신호를 줄일 수 있고, 척수의 배주(dorsal colum)을 자극하면 SG의 억제세포를 흥분시켜 T-cell로 전달되는 신호를 줄일 수 있다.

*전통적인 관문조절설은 SG와 T-cell로 설명을 하지만, 간단한 비유로 관문조절설을 설명하기도 한다. 아래 그림을 살펴보자. 뇌로 감각이 전달되는 경로가 하나라고 했을때 체성감각과 통증 신호가 동시에 전달되는 경우 전도 속도가 빠른 체성감각이 먼저 전달되기 때문에 통증 신호가 전달되지 않는다. 따라서 지속적으로 체성감각을 전달시킨다면 그 기간 동안 통증 신호를 억제할 수 있다. 아픈 곳이 있을때 해당부위를 문지르면 통증이 덜 느껴지는 상황을 생각해보자.

관문조절설을 쉽게 이해할 수 있는 자료. 뇌로 전달되는 경로는 하나인데, 통증과 체성감각이 동시에 전달된다면? 전달속도가 빠른 체성감각이 먼저 전달되므로 전달속도가 느린 통증이 뇌로 전달되지 않는다. 출처 : https://blog.naver.com/jwkjjang83/221392329055

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4) Brain level

평상시 뇌에서는 하행성 억제기전을 통해 통증을 제어하게 된다. 통증 신호가 척수를 거쳐 brain까지 전달되게 되면, thalamus를 거친 뒤 다양한 부위로 신호가 전달이 된다. 이때 척수에는 통증의 전달과 제어에 관련되어 있는 WDR neuron (광작동역 신경세포, Wide Dynamic Range Neuron, 위에서 언급된 T-cell)이 존재한다. 이 neuron은 말초의 신호가 역치를 넘으면 뇌로 전달하고, 역치를 넘지 못하면 신호를 전달하지 않는다. 평상시에는 WDR neuron의 과도한 활성을 막기 위해 뇌에서 억제성 신경전달 물질들(GABA, Serotonin[5-HT], Glycine, NE 등)을 분비한다. 이러한 하행성 억제기전들을 통해서 통증을 제어하고 있는데, 억제성 신경전달 물질의 분비가 제대로 되지 않으면 통증 역치가 낮아지게 되고 통증에 민감하게 반응하게 된다.

하행성 억제기전과 억제기전의 상실. WDR neuron의 흥분성을 억제시키기 위해 억제뉴런(GABAergic interneuron)에 의해 신경전달 물질들이 분비되고 있다. (위)

어떤 이유에서 억제뉴런의 기능이 상실되면 신경전달 물질이 분비되지 않고, WDR의 흥분성이 증가되어 통증에 민감하게 반응하게 된다. (아래)

출처 : Can we conquer pain?, Joachim Scholz and Clifford J.Woolf, Nature neuroscience, 2002.

이런 상황에서는 뇌에서 Endogenous opioids (내인성 아편양물질, Endorphin, enkephalin, dynorphin)를 분비하여 WDR neuron의 작용을 억제하거나, 척수 level에서 억제성 신경전달 물질(GABA, Glycine, NE, 5-HT 등) 분비를 활성화 하여 통증을 제어할 수 있다.

저주파 전침(EA, Electroacupuncture)은 뇌에서 endogenous opioids를 분비하게 하고, 척수 level에서 5-HT, NE, GABA를 분비시키 통증을 억제하며, 통증억제가 잘 안되는 신경병증성 통증에 GABA유사체로 분류되는 Gabapentin을 복용한다.

*통증은 주관적이고 불유쾌한 경험으로 뇌의 인지적인 측면이 포함된다. 통증은 사람을 우울하게 만들고, 우울하면 통증은 더 심해지기때문에 항우울증 약물을 투여하기도 한다. (통증의 민감화에 대해 알아볼때 살펴보겠다.)

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만성통증의 원인!!  단순히 염증이나 자극만은 아닙니다. 전인적 관점에서의 치료가 필요합니다.

전주 이진복한의원 이진복원장(한의학 박사, 침구의학과 전문의)