홍채 근육의 수축 이완(with 자율신경계)

Question

안녕하세요 공부 중 헷갈리는 부분이 있어 질문드립니다.

홍채는 내장근인 괄약근과 그 주위를 둘러싸고 있는 산대근으로 이루어져 있습니다.

항문의 괄약근은 교감 신경 활성 시 (노르에피네프린) 내장근이 수축하여 구멍을 막는 것으로 알고 있습니다.

홍채의 경우는 부교감 신경 활성 시(아세틸콜린) 내장근이 수축하여 동공의 구멍을 막는 것으로 배웠습니다.

같은 내장근인데 수축 이완 원리가 반대일 수 있나요?

그리고 산대근은 제 생각에는 골격근 (아세틸콜린 수축)같은데 교감신경 활성 시(노르에피네프린)수축이여서 뭔가 이해가 되지 않네요. 이해를 도와주세요.

사진출처 kpai 학술자료

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Answer 1

안녕하세요. 박근필 수의사입니다.

핵심은 같은 종류의 근육(내장근)이라도 어떤 신경이 작용하느냐에 따라 수축과 이완이 결정된다는 점입니다. 항문 괄약근은 교감신경의 활성으로 수축하지만, 홍채의 괄약근은 부교감신경의 활성으로 수축합니다. 이는 각 기관의 기능적 목표가 다르기 때문입니다. 항문은 배변 시 이완되어야 하므로, 평상시 교감신경이 수축시켜 닫혀있고, 홍채는 동공의 크기를 조절해야 하므로, 빛이 강할 때는 교감신경이 산대근을 수축시켜 동공을 확대하고, 빛이 약할 때는 부교감신경이 괄약근을 수축시켜 동공을 축소합니다. 산대근은 평활근이며, 교감신경 자극에 의해 수축합니다. 골격근과는 다릅니다. 따라서, 같은 내장근이라도 신경 지배와 기능에 따라 수축 이완의 원리가 다를 수 있으며, 이는 자율신경계의 복잡성을 보여주는 예시입니다. 단순히 근육의 종류만으로 수축 이완을 판단할 수 없고, 어떤 신경전달물질이 어떤 수용체에 작용하는지 고려해야 합니다.

Answer 2

홍채 근육의 수축과 이완은 자율신경계의 작용에 따라 다르게 조절됩니다. 동공괄약근(내장근)은 부교감 신경 활성 시 아세틸콜린에 의해 수축하여 동공을 좁히고, 산대근(또한 내장근)은 교감 신경 활성 시 노르에피네프린에 의해 수축하여 동공을 확장합니다. 이 원리는 근육의 종류와 신경전달물질 수용체의 차이에 기인합니다. 동공괄약근의 무스카린성 아세틸콜린 수용체는 부교감 신경 활성화를 통해 근육을 수축시키며, 산대근의 α1-아드레날린 수용체는 교감 신경 활성화를 통해 근육을 수축시킵니다. 즉, 같은 내장근이라도 수용체와 신경계의 차이에 따라 다른 반응을 보입니다.

Answer 3

안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.

괄약근은 고리모양으로 된 근육을 통틀어 말하는데요.

이것은 근육의 형태로 구분지은 것이라 역할은 비슷하다 해도 모두 동일하게 반응하는 것은 아닙니다.

자율신경계에 의한 근육의 수축 이완에는 해당 근육이 가진 수용체의 종류와 분포가 영향을 미칩니다.

하나의 신경전달물질, 혹은 호르몬이 여러 종류의 수용체에 결합할 수 있습니다.

그래서 결합한 수용체의 역할에 따라 근육에서 서로 다른 반응을 일으킬 수 있습니다.

예를들면 노르에피네프린은 알파 수용체와 베타 수용체에 작용할 수 있습니다.(각각 더 세분화 할 수 있습니다.)

홍채의 동공 산대근에는 알파1수용체가 있습니다. 이는 에피네프린에 반응하여 수축합니다.

하지만 동공 축소근(괄약근)은 알파1 수용체가 없어 에피네프린에 반응하지 않습니다.

결과적으로 산대근 수축에 의해 괄약근이 당겨지고 이완합니다. >동공이 커집니다.

반면 홍채의 동공 축소근(괄약근)에는 무스카린3 수용체가 있습니다.

이 수용체는 아세틸콜린에 반응하여 괄약근을 수축시킵니다.

결과적으로 동공이 작아집니다.

결국 교감신경 활성시 홍채의 괄약근과 항문의 괄약근이 서로 반대의 반응을 보이는 것은,

이 두 근육이 서로 다른 신경전달물질 수용체를 가지고 있기 때문이라 할 수 있습니다.

수용체는 매우 다양한 종류가 있고 수용체의 매커니즘에 따라 한가지 호르몬에서도

근육 수축, 이완, 호르몬 분비, 길항작용 등 다양한 역할이 일어날 수 있습니다.