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| ▲ 정대영 강남성모정형외과 원장 |
근육 경련의 가장 흔한 원인은 ‘근육의 과도한 사용’과 ‘지나친 피로‘이다. 근육을 오랫동안 사용하면 근육이 수축하고 이완하면서 스트레스가 가해져서 지치게 되고, 근육 섬유들이 손상돼 근육 경련(muscle cramp)이 발생할 수 있다.
운동할 때 근육 경련이 자주 나타나게 되는 데 평소에 나타나지 않는다면 과도한 운동으로 땀을 많이 흘리고 근육을 과도하게 사용했기 때문이다. 알려진 바와 같이 정상적인 근육 기능을 유지하기 위해서는 적절한 수분과 전해질 농도가 필요하다는 것이다.
하지만 평소에도 자주 근육 경련이 일어난다든지, 수면 중에 자주 쥐가 난다든지 하는 것은 단순하게 과도한 근육 사용이라기보다는 근골격계-신경계 통합과 적절한 조절 기능에 문제가 생긴 것에서 온다고 봐야 하고 원인을 찾는 노력을 해야 한다.
외래에 내원해 너무 자주 쥐가 나고 수면 장애가 올 정도라고 하면서 치료를 원하는 경우는 대부분 50세 이상 중장년층이나 노인들이다. 원인에 대해서는 크게 3가지를 지적하고 있다.
■ 질병
간경화, 만성 콩팥질환, 당뇨병, 운동신경원 질환, 말초 혈관 질환 등에서 자주 발생
■ 약물 부작용
고지혈증약과 이뇨제를 포함한 고혈압약, 천식약 등의 부작용으로 발생
■ 전해질 이상
탈수, 칼슘 및 마그네슘 불균형 등 체내 전해질의 이상으로 발생
이러한 문제에서 시작된 근육 경련은 대부분 내원 환자 자신이 만성적인 질병으로 인해 어느 정도 지식이 있거나 대처하는 나름의 방법이 있는 경우가 많다.
문제는 이런 만성적인 상태로 잘 지내다가도 어느 날 쥐가 너무 심해서 수면 장애까지 온다는 경우이다. 이럴 때 근육을 지속적으로 긴장시키며 수축하는 기전에 대해 알아볼 필요가 있다.
감마 이득(gamma gain)은 근방추(muscle spindle)의 추내근섬유(intrafusal fiber)의 수축, 근방추의 흥분 빈도, 민감성을 조절하는 감마 신경(gamma motor neuron)의 활동성이 높을 때를 말하는 것이다. 감마 이득이 지속되면 근수축이 유지되는 데 이것을 ‘근경련’ 이라 한다.
감마 활동의 정상적인 안정 상태는 알파 운동신경의 촉진 상태를 중간 정도로 유지하고 근육의 안정 길이에서 적정한 긴장성 수축을 유지한다. 그래서 중력에 대항해 어느 정도의 근육 수축을 유지하는 것이다.
감마 신경은 근 반사활(감마 운동신경 고리)의 한 요소로써, 근방추를 지배하고, 근신경계 내의 기능장애에 영향을 받고, 뇌와 척수위 신경원에 의해 조절된다. 감마 신경의 기능은 추내근 섬유의 수축, 특정 근육 길이에서의 근방추 흥분 빈도, 그리고 근육길이 1mm 당 빈도의 민감성이 변화를 조절하는 것이다. 방추 운동신경원으로 알려진 감마 신경은 크기도 작고 축삭도 얇은 편이다. 마신경에 의한 방추 운동 신경지배는 척수로부터 나오는 전각 흐름의 1/3를 담당한다. 근방추의 흥분이 높을수록 근육의 반사적 수축이 커진다.
또한 감마 신경은 추내근 섬유의 말단을 수축시킨다. 이 수축 반응은 해당 근육 전체의 장력에 영향을 미칠 정도로 강하지는 않지만, 근방추 자체에서도 중요한 국소적 효과를 나타낸다. 알파 운동신경이 추외근 섬유(Extrafusal fiber)를 자극해 근육이 수축하면서 길이가 짧아졌을 때 만일 보상 기전이 작용하지 않는다면 추내근 섬유는 느슨해지면서 근육의 신장에 덜 민감하게 되고 더는 근의 길이 변화를 감지하지 못하게 될 수도 있다.
그러나 근육이 수의적으로 수축을 하거나 근육에 반사작용이 있다면 감마 운동신경과 알파운동신경이 동시 활성화된다. 따라서 근육이 수축함에 따라 늘어져 있는 추내근 섬유가 양쪽 끝에서 당겨짐으로 근육이 지속적으로 민감하게 감지할 수 있게 된다.
감마 이득은 지속적인 근육활동 속에서 근육활성 특이도를 유지시키는 작용을 한다. 방추바깥섬유(추외근 섬유)가 더 많이 신장되는 경우 혹은 감마 운동 활성이 증가해 방추속 섬유의 수축 요소 활동성이 증가하는 경우에 방추속 섬유부하가 일어난다. 감마 운동 활성이 증가되면 엄격한 진동양상 범위 내로 방추 바깥 근육 길이에 대한 방추 속 근육 길이를 유지할 때 좁은 진폭의 동요변이를 보이면서 근육 활성 특이도가 높아지는 결과를 낳는다. 어떤 근육에서 발생하는 좁은 진폭의 동요변이를, 즉 진동의 정도 변화를 ‘감마 이득’이라고 한다.
따라서 감마 활성이 증가하면 민감도, 즉 운동 특이성이 증가하고 감마 이득이 감소하게 된다. 이런 경우 한시적으로 근수축을 유발할 수도 있고 근육 경련이 쉽게 일어나게 된다. 이러한 상호작용에 힘입어 분절 위에서 수립된 계획과 실제 수행된 운동 사이에 나타난 작은 불규칙성에 대해 반사적 보상 효과가 나타난다.
이러한 근골격계-신경계 조절 회로를 ‘운동 서보 기전(servo mechanism)’이라고 한다. 이 기전이 제대로 작동하도록 알파 운동신경세포와 감마 운동신경세포가 서로 연결되며 그 결과, 두 계통이 동시에 활성화된다.
중추신경계는 근육의 매 순간 상태를 정확히 파악하는 것이 중요하기 때문에 운동제어를 하는 모든 하행 날신경(Descending efferent fiber)의 거의 30%가 방추섬유의 감마 운동 조절과 관련되며 방추섬유에서 나오는 되먹임 정보는 중복경로를 통해 척수로부터 분절위로 전달된다. 척추 옆 근육은 몸에서 방추 수용체 밀도가 가장 높은 곳 중의 하나이며 위목(상부경추)척수는 척추에서 근육 방추 수용체 밀도가 가장 높은 곳이다.
아울러 일상생활에서 중력장에 대항해 3차원적인 구조를 유지하는 것이 이 근육 긴장도를 유지하며 운동 서보기전을 제대로 작동시키는 것에 핵심인데, 이때 골반의 천장관절 상태가 문제가 되는 것이다.
낮에 활동할 때는 중력장에 대해 근육의 힘을 증가시키고 천장관절 유지를 위해 작동하지만 밤에 수면 중에는 중력장에 대항해 기립하는 것이 필요가 없기 때문에 골반 천장관절을 잡아주는 근육의 힘을 이완해서 천장관절의 인대의 문제가 있는 그대로 노출되면서 목에 있는 근육들까지도 불균형과 긴장도가 높아진다.
이런 과정에서 기립반사 활동과 관련된 아킬레스 힘줄과 발과 발목의 안정에 필요한 종아리 근육들의 감마 이득이 증가하면서 근육 경련이 반복되고 신경계-근골격계 기능부전과 함께 쥐가 발생한다는 것이다.
사람은 출생 시 근육 방추가 잘 발달된 상태다. 태아에서 방추는 들신경(Afferent neuron) 축삭(Axon)에서 발달되고 방추가 형성되면 탈신경 손상 시기를 견딜 수 있지만, 만약 손상을 입은 후 신경 재분포가 일어나더라도 기능이나 반응성이 현저하게 변화되는 경우가 많다.
손상을 입은 후 근육 방추 기능이 변화하면 전후ㆍ좌우ㆍ상하 동적 평형이나 호흡에 많은 영향을 주게 된다. 이게 더욱 심화되면 중추신경계(Central nerve system) 반구 비대칭(Hemisphericity)이나 근육 긴장과 같은 이상 현상 등이 나타나게 되면서 만성화된 근골격계 질환으로 진행한다는 것이다.
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