힘줄은 인대와 서로 기능이 다르지만 유사한 구조를 갖고 있다. 힘줄은 뼈에 골격근을 연결시켜줌으로써 골격근의 장력을 뼈로 전달할 수 있어서 관절의 움직임이 가능하도록 한다. 힘줄과 인대는 규칙적인 배열을 한 조밀결합조직(dense connective tissue)이다. 두 구조물 모두 I형콜라겐(collagen type I)이 주요 구성 분자이고, 이들이 모여서 원섬유(fibril), 섬유(fiber), 섬유다발(fiber bundle), 다발(fascicle)을 이루고 있다. 힘줄의 구조물에 있는 세포는 힘줄모세포(tenoblast)나 힘줄세포(tenocyte) 등이다. 힘줄모세포는 섬유단백질을 분비하기 때문에 힘줄 내의 세포외 기질(extracellular matrix, ECM) 의 재편성에 중요한 역할을 한다.
구조
힘줄과 인대의 기본 성분은 유사하다. 힘줄 건조물의 90% 이상은 콜라겐 섬유질이며, 그 외의 구성물은 글리코사미노글리칸(glycosaminoglycan)과 탄성 섬유 등이다. 힘줄과 인대를 구성하는 콜라겐은 다른 형태의 콜라겐(예를 들면, II, V, VI, IX, XI형)들도 있지만 주로 I형과 III형이다.
힘줄이 근육과 연결되는 곳을 살펴보면, 근육 속 힘살 사이로 ‘근육내 힘줄’이 깃털 모양으로 파고 들어가 있다. 깃털모양은 근육다발막(perimysium)과 근육내 힘줄이 연결되어 있는 형태에 따라 달라진다. 이 근육내 힘줄은 근육다발막의 콜라겐 연결체로써 근육과 힘줄사이의 기계적 연결을 도와주는 기반 구조이다. 사람의 몸에 있는 힘줄은 모양이나 크기가 다양하다. 어떤 힘줄은 표면에 얕은 홈이 나 있고, 어떤 경우는 속폐쇄근(obturator internus)의 힘줄처럼 여러 개의 조각(slip)으로 나뉘어져 있다. 가장 큰 힘줄은 아킬레스 건이고 이 힘줄은 발꿈치뼈 부착점에서의 거리에 따라 모양이 변한다. 일반적으로 폄근의 힘줄은 편평한 편이고, 굽힘근의 힘줄은 동그랗거나 난형이다. 가장 긴 힘줄은 손과 발에 있는 힘줄이다.
아킬레스건을 나타낸 모식도(출처: GettyimagesKorea)
힘줄. 콜라겐섬유 다발이 잘 나타난 힘줄의 SEM 사진(출처: GettyimagesKorea)
기능
힘줄은 근수축 장력을 골격으로 전달해 주는 역할을 하지만 추가적으로 원위요소(distal element)들이 이동하는 속도를 조절해 주기도 한다. 힘줄의 부착 부위는 움직임을 조절하기 위하여 이동 축에 가까운 곳과 먼 곳에 부착점을 두고 있다. 또한 힘줄은 등척성(isometric) 수축을 할 때, 탄력요소(elastic element)로 작동한다. 등척성 수축은 근육이 수축하여 장력이 형성되었어도 부하(load)의 크기가 장력보다 클 때, 부하는 이동하지 않은 경우를 말한다. 근 수축은 이루어졌으나 부하의 이동이 일어나지 않기 때문에, 탄력 요소가 늘어나야 하는 데, 이때 늘어난 힘줄과 탄력섬유가 탄력요소이다.
힘줄은 기본적으로는 근육 주위에 형성된 인장력을 전달하는 구조이지만 압박이나 응력도 힘줄에 걸린다. 관절이 각도가 변하면서 이동할 때 힘줄에는 다양한 힘이 노출되지만, 그 경우에도 근육의 장력은 힘줄을 통해 뼈로 전달된다. 이런 경우에 힘줄은 모양이 변하면서 장력을 전달하는 데 이와 같은 능력이 가능한 것은 힘줄을 구성하고 있는 다발(fascicle)들이 독립적으로 미끄러질 수 있는 능력이 있기 때문이다.
인장력을 제공해 주는 I형의 콜라겐은 힘줄의 ECM에서 가장 풍부한 단백질이다. 힘줄의 구조적 특성은 I형 콜라겐의 발현량 뿐 아니라 I형 콜라겐이 형성하는 원섬유의 배열에 따라서도 달라진다. 원섬유의 배열이나 조직이 힘줄의 특성을 결정하는 데에 매우 중요함에도 불구하고 이 섬유들의 공간적 배열이나 조직이 어떻게 이루어지는 지에 관한 기작은 아직까지 완전하게 알지 못한다. 최근에 I형콜라겐의 발현 조절 기작에 관한 연구 보고는 많다. 대표적으로 성장기 아동이나 성인의 경우, 성장인자 중의 하나인 TGF (transforming growth factor)-β 나 FGF (fibroblast growth factor) 등이 I형 콜라겐의 발현을 촉발한다는 것이 보고되었다.
중요성
근골격계 부상 가운데에 가장 많은 부상은 힘줄과 인대가 포함된 연조직의 부상이다. 이들 부상은 체육이나 레크리에이션 활동을 하다가 발생한다. 예를 들어, 아킬레스건 파열도 그 중의 하나이다. 힘줄의 부상은 과다 사용이 원인이 된다. 힘줄질환은 콜라겐의 조직이 붕괴되어 나타나는 경우가 있다. 예를 들어 마르판증후군(Marfan syndrome)은 I형 콜라겐의 원섬유 형성 과정의 유전적 결함이 원인으로 이런 경우 힘줄 이외에 I형 콜라겐이 포함되는 결체조직이 전반적으로 영향을 받게 된다. 힘줄 질환 중에서 만기힘줄부상은 통증이나 초점힘줄연화 같은 증세가 동반된다. 이런 증세도 힘줄이 파열되어 나타나기 보다는 힘줄에 당단백질이나 글리코사미노글리칸의 함량이 증가하거나 비콜라겐 ECM 혹은 세포수나 신생혈관수의 증가가 원인이 된다.
같이 보기/더 보기
골격근, 뼈, 인대
[네이버 지식백과] 힘줄 [tendon] (동물학백과)