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점액

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위 점막의 배상 세포가 관강(lumen)으로 점액(분홍색)을 분비한다

점액(粘液, mucus)은 점막에서 생성되어 그 표면을 덮는 미끄러운 수성 분비물이다. 보통 점액샘에 있는 세포에서 생성되지만, 장액 세포와 점액 세포를 모두 포함하는 혼합샘에서 기원할 수도 있다. 점액은 무기염, ( 리소자임과 같은) 항미생물제 효소, 면역글로불린(특히 IgA), 락토페린[1] 및 뮤신과 같은 당단백질을 포함하는 끈적끈적한 교질 상태이다. 뮤신은 점막 및 점막하샘의 배상 세포에서 생성된다. 점액은 외부 환경과 상호작용하는 상피 세포를 덮으며,[2] 호흡계, 소화계, 비뇨생식계의 내벽과 시각계 및 청각계의 구조물을 병원성 균계, 세균[3] 및 바이러스로부터 보호하는 역할을 한다. 체내 점액의 대부분은 위창자길에서 생성된다.

양서류, 물고기, 달팽이, 민달팽이 및 일부 다른 무척추동물들도 병원체에 대한 보호, 이동 보조, 물고기 아가미 안감 보호를 위해 표피에서 외부 점액을 생성한다. 식물은 점질물이라 불리는 유사한 물질을 생성하며, 이는 일부 미생물에 의해서도 생성된다.[4]

호흡계

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기도에서 점액의 이동을 묘사한 삽화

인간의 호흡계에서 점액은 대부분의 기도를 덮고 있는 기도 표면 액체(ASL) 또는 상피 내벽 액체(ELF)의 일부이다. 기도 표면 액체는 섬모 주변 액체층이라고 불리는 졸(sol) 층과 그 위에 얹혀진 점액층이라고 불리는 겔(gel) 층으로 구성된다. 섬모 주변 액체층은 섬모를 둘러싸고 표면 상피 위에 위치하기 때문에 그렇게 명명되었다.[5][6][7] 섬모를 둘러싼 섬모 주변 액체층은 세포에 결합된 뮤신과 다당류의 겔 망상 구조로 이루어져 있다.[8] 점액층은 특히 정상적인 호흡 중 코를 통해 들어오는 이물질이 허파에 들어가기 전에 가두어 허파를 보호하는 역할을 한다.[9]

점액은 약 95%의 물로 이루어진 액체 성분과 배상 세포 및 점막하샘에서 분비된 뮤신(2~3% 당단백질), 프로테오글리칸(0.1~0.5%), 지질(0.3~0.5%), 단백질 및 DNA로 구성된다.[8] 분비되는 주요 뮤신인 MUC5AC와 MUC5B는 점액에 유변학적 또는 점탄성 특성을 부여하는 거대 중합체이다.[8][5] MUC5AC는 배상 세포에서 실이나 얇은 시트 형태로 분비되는 주요 겔 형성 뮤신이다. MUC5B는 점막하샘과 일부 배상 세포에서 가닥 형태로 분비되는 중합체 단백질이다.[10][11]

기도(기관, 기관지, 세기관지)에서 점액층은 배상 세포라고 불리는 특수 기도 상피 세포와 점막하샘에 의해 생성된다. 먼지, 입자상 공해물질, 알레르겐뿐만 아니라 병원체 및 세균과 같은 작은 입자들은 끈적끈적한 코 또는 기도 점액에 걸려 체내로 들어오는 것이 차단된다. 이 과정은 호흡계 상피의 섬모가 입인두 쪽으로 계속 움직이는 작용(점막섬모 청소)과 함께 호흡 중 이물질이 허파로 들어가는 것을 방지한다. 이는 담배를 피우는 사람들에게 왜 자주 기침이 발생하는지를 설명해준다. 신체의 자연스러운 반응은 점액 생산을 늘리는 것이다. 또한, 점액은 흡입된 공기를 가습하고 비강 및 기도 상피와 같은 조직이 건조해지는 것을 방지한다.[12]

점액은 기도에서 지속적으로 생성된다. 점막섬모 작용은 비강에서 아래로, 그리고 나머지 기도에서 위로 점액을 인두까지 운반하며, 대부분은 무의식적으로 삼켜진다. 때때로 호흡기 질환이나 염증이 있을 때 점액은 세포 파편, 세균 및 염증 세포로 인해 두꺼워질 수 있다. 이때 이를 가래라고 하며, 기도를 청소하기 위해 기침을 통해 밖으로 나올 수 있다.[13][14]

기도

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상기도에서의 점액 생산 증가는 감기 및 인플루엔자와 같은 많은 흔한 질환의 증상이다. 코점액은 코를 풀거나 코 세척을 통해 제거할 수 있다. 감기나 알레르기가 있을 때처럼, 히스타민에 의해 유발된 혈관 확장 및 모세혈관 투과성 증가와 관련된 혈관 충혈로 인해 발생하는 과도한 코점액은 비충혈 완화제를 사용하여 조심스럽게 치료할 수 있다. 비충혈 완화제 오남용에 따른 "반동" 효과로 점액이 두꺼워지면 코나 부비동 배출 문제가 발생하여 감염을 촉진하는 상황이 생길 수 있다.

춥고 건조한 계절에는 비강을 덮고 있는 점액이 마르는 경향이 있으며, 이는 점막이 공동 내벽을 유지하기 위해 더 많은 점액을 생성하며 더 열심히 일해야 함을 의미한다. 그 결과 비강에 점액이 가득 찰 수 있다. 동시에 공기를 내뱉을 때 숨 속의 수증기가 콧구멍 근처의 차가운 외부 온도와 만나면서 응결된다. 이로 인해 비강 내부에 과도한 양의 물이 쌓이게 된다. 이러한 경우 과도한 액체는 대개 콧구멍을 통해 외부로 흘러나온다.[15]

기도에 축적된 점액을 보여주는 3D 렌더링

하기도에서는 원발섬모운동이상증(primary ciliary dyskinesia)과 같은 질환으로 인해 점막섬모 청소가 저해되면 기관지에 점액이 축적될 수 있다.[16] 점액 항상성 조절 장애는 낭포성 섬유증의 근본적인 특징이다. 낭포성 섬유증은 CFTR 유전자의 돌연변이로 인해 발생하는 유전병이다. 이 결함은 점액의 전해질 구성을 변화시켜 점액의 과흡수와 탈수를 유발한다. 이러한 저부피, 고점도, 산성 점액은 항미생물 기능이 저하되어 세균 집락 형성을 용이하게 한다.[17] 점액층의 박화는 궁극적으로 섬모 주변 액체층에 영향을 주어 탈수시키고, 섬모 기능을 저하시키며 점막섬모 청소를 방해한다.[16][17] 호흡기 치료사는 점액 정리를 돕기 위해 여러 가지 기법을 사용하는 기도 청결 요법을 권장할 수 있다.[18]

점액 과분비

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하기도의 기관지와 세기관지에서 점액이 과도하게 생성되는 것을 점액 과분비라고 한다.[11] 만성 점액 과분비는 만성 기관지염의 만성 객담성 기침을 유발하며,[19] 일반적으로 이와 동의어로 쓰인다.[20] 과도한 점액은 기도를 좁히고 공기 흐름을 제한하며 허파 기능 저하를 가속화할 수 있다.[11]

소화계

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위샘은 상피 세포(B), 주세포(D) 및 벽세포(E)로 구성된다. 주세포와 벽세포는 위산의 가혹한 수소 이온 농도 지수로부터 위벽(C)을 보호하기 위해 점액(F)을 생성하고 분비한다. 점액은 염기성인 반면 위산(A)은 산성이다.

인간의 소화계에서 점액은 식도를 내려가는 음식물처럼 막 위를 통과해야 하는 물질을 위한 윤활제로 사용된다. 점액은 위창자길에서 매우 중요하다. 점액은 대장과 소장에서 세균과 장 상피 세포 간의 상호작용을 줄여 장 염증을 감소시키는 데 도움을 주는 필수적인 층을 형성한다.[21] 위 점막의 위샘은 소화 효소와 위벽을 손상시킬 수 있는 위산을 포함하는 위액을 생성한다. 일부 위샘에서는 두꺼운 보호 점액층이 분비된다. 이 알칼리성 점액은 위벽을 덮어 위 점막 장벽을 형성하는 데 도움을 주며, 위벽 보호에 필수적인 역할을 한다.[22]

재생산계

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인간 여성의 재생산계에서 자궁경부 점액은 감염을 방지하고 성관계 중 윤활을 제공한다. 자궁경부 점액의 농도는 여성의 월경 주기 단계에 따라 달라진다. 배란 시기에 자궁경부 점액은 맑고 묽으며 정자가 이동하기에 유리하다. 배란 후에는 점액이 더 두꺼워져 정자를 차단할 가능성이 높아진다. 몇몇 가족계획 방법은 여성의 가임기를 확인하기 위해 세 가지 주요 가임 징후 중 하나로 자궁경부 점액의 관찰에 의존한다. 여성의 가임기를 인지함으로써 부부는 임신 확률을 높이기 위해 성관계 시기를 조절할 수 있다. 이는 또한 임신을 피하기 위한 방법으로도 제안된다.[23]

임상적 의미

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일반적으로 코점액은 맑고 얇으며 들숨 중에 공기를 여과하는 역할을 한다. 감염 시에는 갇힌 세균[24]이나 바이러스 감염에 대한 신체의 반응 결과로 점액 색깔이 노란색이나 초록색으로 변할 수 있다. 예를 들어, 황색 포도상구균 감염은 점액을 노란색으로 변하게 할 수 있다.[25] 점액의 녹색은 호흡폭발 중 세포 독성 방어로서 백혈구에 의해 분비되는 철 함유 효소인 골수세포형과산화효소의 헴(heme) 그룹에서 기인한다.

세균 감염의 경우, 세균은 이미 막힌 코곁굴에 갇혀 습하고 영양분이 풍부한 환경에서 번식한다. 부비동염은 점액 정체를 포함할 수 있는 불편한 질환이다. 부비동염의 세균 감염은 변색된 점액을 유발하며 항생제 치료에 반응한다. 바이러스 감염은 일반적으로 치료 없이 호전된다.[26] 거의 모든 부비동염 감염은 바이러스성이며 전형적인 사례에서 항생제는 효과가 없으므로 권장되지 않는다.[27]

감기나 인플루엔자와 같은 바이러스 감염의 경우, 감염의 초기 단계와 마지막 단계에서 코나 목 뒤쪽에 맑고 얇은 점액이 생성된다. 신체가 바이러스에 반응하기 시작하면(일반적으로 1~3일) 점액이 두꺼워지고 노란색이나 초록색으로 변할 수 있다.

폐쇄성 폐질환은 종종 점액 과분비와 관련될 수 있는 손상된 점막섬모 청소로 인해 발생하며, 때때로 점액 폐쇄성 폐질환으로 불리기도 한다.[28] 기도 청결 요법 기법은 분비물을 제거하고 호흡기 건강을 유지하며 기도의 염증을 예방하는 데 도움을 줄 수 있다.[18]

독특한 탯줄 내벽 상피 줄기세포는 (CLEC-muc이라 명명된) 뮤신 짧은 변이체 S1을 발현한다. 이는 각막 재생에 좋은 잠재력을 가진 것으로 나타났다.[29][30]

점액의 특성

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조절 가능한 팽창 능력

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점액은 pH 변화를 통해 물을 흡수하거나 탈수될 수 있다. 점액의 팽창 능력은 뮤신의 병솔 구조(bottlebrush structure)[31]에서 비롯되며, 그 안의 친수성 분절은 수분 흡수를 위한 넓은 표면적을 제공한다. 더욱이 팽창 효과의 조절 가능성은 고분자 전해질 효과에 의해 제어된다.

점액의 고분자 전해질 효과

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전하를 띤 분자를 가진 중합체를 고분자 전해질이라고 한다. 고분자 전해질인 프로테오글리칸의 일종인 뮤신은 점액의 주요 성분으로, 점액에 고분자 전해질 효과를 제공한다.[32] 이 효과를 유도하는 과정은 반대 이온의 유인과 수분 보충의 두 단계로 구성된다. 생리적 이온 용액에 노출되면 고분자 전해질의 대전된 그룹은 반대 전하를 가진 이온을 끌어당겨 용질 농도 구배를 형성한다. 그런 다음 물이 저농도 지역에서 고농도 지역으로 흐르게 하여 시스템 전체의 용질 농도를 균일하게 맞추려는 삼투압이 도입된다. 즉, 고분자 전해질 효과에 의해 관리되는 점액 내 수분의 유입과 유출이 점액의 조절 가능한 팽창 능력에 기여한다.[33]

pH 조절 팽창 기전

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뮤신의 이온 전하는 주로 아스파르트산( pKa=3.9)과 글루탐산(pKa=4.2)을 포함하는 산성 아미노산에 의해 제공된다. 산성 아미노산의 전하는 산 해리 및 결합으로 인해 주변 pH 값에 따라 변한다. 예를 들어, 아스파르트산은 pH 값이 3.9보다 높을 때는 음전하를 띤 측쇄를 갖지만, pH 값이 3.9 아래로 떨어지면 중성 전하를 띤 측쇄가 도입된다. 따라서 점액 내 음전하의 수는 주변 환경의 pH 값에 영향을 받는다. 즉, 점액의 고분자 전해질 효과는 뮤신 백본에 있는 산성 아미노산 잔기의 전하 변화로 인해 용액의 pH 값에 크게 영향을 받는다. 예를 들어, 위장의 정상 pH 값인 약 pH 2에서 뮤신의 대전된 잔기는 양성자화된다. 이 경우 고분자 전해질 효과가 거의 없어 점액이 팽창 능력이 거의 없는 조밀한 상태가 된다. 그러나 위나선균과 같은 세균은 염기를 생성하여 위의 pH 값을 높이는 경향이 있으며, 이는 아스파르트산과 글루탐산의 탈양성자화(중성에서 음전하로의 변화)를 초래한다. 점액 내의 음전하가 크게 증가하여 고분자 전해질 효과와 점액의 팽창을 유도한다. 이러한 팽창 효과는 점액의 기공 크기를 키우고 점도를 낮추어, 세균이 점액으로 침투하고 이동하여 질병을 일으킬 수 있게 한다.[34]

전하 선택성

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점액의 높은 선택적 투과성은 분자, 영양소, 병원체 및 약물의 침투를 제한함으로써 인간의 건강 상태에 중요한 역할을 한다. 점액 내의 전하 분포는 전하 선택적 확산 장벽으로 작용하여 제제의 수송에 큰 영향을 미친다. 다양한 표면 제타 전위를 가진 입자 중에서 양이온 입자는 침투 깊이가 낮은 경향이 있고, 중성 입자는 중간 정도의 침투력을 가지며, 음이온 입자가 가장 큰 침투 깊이를 갖는다. 또한, 전하 선택성의 효과는 점액의 상태가 변할 때 달라진다. 즉, 천연 점액은 정제된 점액보다 제제의 침투를 제한하는 능력이 3배 더 높다.[35]

다른 동물

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점액은 다른 많은 동물에 의해서도 생성된다.[36] 모든 물고기는 몸 전체의 샘에서 분비되는 점액으로 덮여 있다.[37] 달팽이와 민달팽이 같은 무척추동물은 이동을 가능하게 하고 몸이 마르는 것을 방지하기 위해 달팽이 점액이라 불리는 점액을 분비한다. 그들의 재생산계 또한 알을 덮는 등 점액을 활용한다. 범무늬뾰족민달팽이의 독특한 짝짓기 의식에서 짝짓기하는 민달팽이들은 점액 실에 매달려 높은 곳에서 내려온다. 점액은 먹장어가 포식자를 저지하기 위해 사용하는 점액질의 필수 성분이다.[38] 일부 피낭동물과 칠성장어목 유생에서는 여과 섭식을 돕기 위해 내주(endostyle)에서 점액이 생성된다.

각주

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외부 링크

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