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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1999;42(11): 1425-1428. |
| Salivary and Blood Flow Responses to Different Frequency Stimulation of the Cervical Sympathetic Nerve of the Submandibular Gland in the Cat. |
| Chul Ho Jang, Tae Wook Choi, Jin Ok Kim, Jin Su Lee, Chang Ik Choi, Young Ho Kim |
| Department of Otolaryngology, Wonkwang Medical School, Iksan, Korea. chul@wonnms.wonkwang.ac.kr |
| 고양이 악하선의 경부교감신경의 전기자극빈도에 따른 타액 분비 및 혈류반응에 관한 연구 |
| 장철호 · 최태욱 · 김진옥 · 이진수 · 최창익 · 김영호 |
| 원광대학교 의과대학 이비인후과학교실 |
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| 주제어:
경부교감신경ㆍ악하선ㆍ타액유출. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
It has been assumed that salivary glands receive secretory fibers both from parasympathetic and sympathetic nerves. In fact, however, the existence of sympathetic secretory fibers in the cervical sympathetic nerve has not been established yet, because the salivary response to the cervical sympathetic stimulation is variable and short-lasting, and it tends to cease in spite of continued stimulation. This study investigated whether or not the cervical sympathetic nerve contains specific secretory fibers.
MATERIALS AND METHODS:
Salivary and blood flow responses to different frequency stimulation of the cervical sympathetic nerve, and often some autonomic drugs administration were observed from the submandibular gland in chloralose-anesthetized cats.
RESULTS:
1) Low frequency stimulation (1-2 Hz) of the sympathetic nerve did not evoke salivary outflow and any change of blood flow, whereas high frequency stimulation of the nerve evoked salivary outflow and decrease of blood flow, in which salivary response tended to cease in spite of continued stimulation. 2) The salivary and blood flow responses to high frequency stimulation (20 Hz) of the nerve were not affected by the intravenous administration of propranolol, but were abolished by regitine. 3) Noradrenalin evoked salivary outflow and decreased blood flow which were not affected by the administration of propranolol but were abolished by regitine. 4) Isoproterenol increased blood flow but did not evoke salivary outflow, and the blood flow response was abolished by propranolol.
CONCLUSION:
These results suggest that the cervical sympathetic nerve does not contain specific secretory fibers and salivary outflow response to high frequency stimulation of the nerve may be due to either excitation of motor fibers innervating contractile elements of the excretory duct or chemical transmitters released from the vasomotor fibers. |
| Keywords:
Cervical sympathetic nerveㆍSubmandibular glandㆍSalivary outflow |
서론
타액선분비 작용은 부교감신경뿐만 아니라 경부교감신경이 담당하고 있는 것으로 알려져 있으나,1) 경부교감신경의 타액분비섬유를 함유 여부에 대하여는 아직도 논란이 많다.2-5) 그 이유는 타액선 중에서도 악하선에 한해서 경부교감신경자극으로 지속성이 없는 극히 소량의 타액유출을 일으키거나 경우에 따라서는 전혀 타액유출을 일으키지 않기 때문이다.3) 경부교감신경의 자극에 의하여 지속성이 없는 소량의 타액유출을 일으킨다 할지라도 이 신경의 흥분에 의한 타액분비라기보다는 타액선 수출관의 수축에 의한 기존타액의 유출로 간주할 수 있고 또 한편 타액선 혈관에 분포되어 있는 교감신경의 종말에서 유리된 신경전달물질이 분비세포에 확산되어 타액분비를 일으킬 가능성도 있다.2) 또한 타액분비와 선혈류와는 밀접한 관계가 있음에도 불구하고 선혈류의 증가를 동반치 않고 지속적인 타액분비를 일으키기 힘들기 때문에 이해하기 어렵다.6)
신경생리학 분야에서 전기자극 여건으로 흔히 자극강도, 자극빈도 및 구형파 지속 시간등을 대상으로 하고 있으나 그 중에서도 신경섬유의 성질을 규명하는 연구에서는 자극빈도를 중요시하고 있다. 따라서 본 연구에서는 경부교감신경중에 타액분비섬유가 함유되어 있는지를 규명하기 위해서 경부교감신경의 전기자극 빈도에 따른 타액유출 및 선혈류반응을 조사해 보았다.
재료 및 방법
실험재료 및 마취
체중 2∼3 kg 정도의 고양이를 택하여 자웅의 구별 없이 사용하였으며, chloralose(80 mg/kg)를 복강 내에 주입하여 마취하였다. 마취된 고양이를 고정대위에 배와위로 결박하고 호흡을 용이하게 하기 위하여 기관지 내에 기관 캐눌라(자체제작)를 삽입하였다.
악하선분비 및 선혈류의 기록
구강저부를 절개하여 악하선관(Wharton's duct)을 노출시키고 이 관내에 가는 polyethylene tube를 삽입하였으며 신경자극 또는 약물투여로 유출되는 타액방울을 전자적수계(electro-magnetic drop counter)에 연결하였다. 악하선 혈류의 기록은 외경정맥에 삽입한 가는 polyethylene tube를 통해서 유출되는 혈류를 별개의 전자적수계에 연결하였으며 이때에 외경정맥은 악하선 정맥만 남겨놓고 모든 정맥을 결찰하여 악하선 정맥혈만 흐르도록 하였다. 신경자극 또는 콜린성 약물투여로 야기되는 타액 및 선혈류반응을 두개의 전자적수계를 통해서 physiograph상에 동시에 기록하였다. 이때 혈액응고를 방지하기 위하여 전신혈액을 heparin(200 IU/kg)으로 처리하였으며 유출된 혈액은 peristaltic pump를 통해서 정맥내로 주입하였다(Fig. 1).
신경처리 및 전기자극
상부 흉수에서 기시한 경부교감신경은 총경동맥을 따라 상행하며, 연수에 기시하여 하행하는 미주신경과 합하여 경부에서 미주교감신경(N. vagosympatheticus)을 형성한다. 따라서 단일신경처럼 보이나 자세히 보면 두개의 신경이 상접해 있음을 확인할 수 있으므로 경부교감신경만을 분리하여 처리하였다.
처리된 경부교감신경의 말초단을 구형파 자극기(square wave stimulator, Lifetech, USA)로 자극하였으며 전도자(electrode)는 첨단 5 mm 이외는 피복 절연된 백금도자를 사용하였다. 전기자극여건으로서 자극강도(V), 자극빈도(Hz), 구형파지속시간(ms) 등을 고려하였다(Fig. 1).
사용된 약물
사용된 약물은 norepinephrine(Sigma, 미국), isoproterenol(K & K Labs, 미국), propranolol hydrochloride(Sigma, 미국), phentholamine hydrochloride(Regitine, Sigma, 미국) 등이다.
결과
교감신경의 전기자극빈도에 따른 타액유출 및 선혈류반응
3V, 1 ms하에서 경부교감신경의 저빈도자극(1∼2 Hz)으로서는 타액유출도 야기되지 않았고 선혈류의 변동도 없었으나 비교적 고빈도자극(5∼20 Hz)으로서는 소량의 타액유출과 선혈류의 감소를 초래하였다. 뿐만 아니라 경부교감신경의 고빈도자극(20 Hz)에 의한 타액유출은 자극을 지속하고 있음에도 불구하고 시간이 경과함에 따라 점차로 감소되었다(Fig. 2).
경부교감신경의 고빈도자극에 의한 타액유출 및 선혈류 감소효과에 미치는 Propranolol과 Regitine의 영향
경부교감신경의 고빈도자극(3 V, 20 Hz, 1 ms)에 의한 타액유출 및 선혈류 감소효과에 미치는 노아아드레날린성(noradrenergic) α-수용체 및 β-수용체 봉쇄약물의 영향을 조사해 보았다. 경부교감신경의 고빈도자극에 의한 타액유출 및 선혈류의 감소효과는 β-수용체 봉쇄 약물인 propranolol(1 mg/kg)의 정맥내 투여로 모두 영향을 받지 않았으나 α-수용체 봉쇄약물인 regitine(1 mg/kg)의 정맥내 투여로 소실되었다(Fig. 3).
자율신경성 약물이 타액유출 및 선혈류에 미치는 영향
Noradrenaline (20 μg/kg)의 설동맥내 투여로 일과성인 타액유출과 선혈류의 감소를 초래하였으며 이 효과들은 propranolol(1 mg/kg)의 정맥내 투여로 영향을 받지 않았으나 regitine(1 mg/kg)의 정맥내 투여로 소실되었다. 노아아드레날린성 β-수용체의 agonist인 isoproterenolol(20 μg/kg)의 설동맥 투여로 타액유출은 야기되지 않았으나 심한 선혈류의 증가를 초래하였으며 이 선혈류의 증가효과는 propranolol(1 mg/kg)의 정맥내 투여로 소실되었다(Fig. 4).
고찰
대체로 타액선을 지배하는 부교감신경뿐만 아니라 이를 지배하는 교감신경도 분비섬유를 함유하고 있는 것으로 널리 알려져 있으나 교감신경이 분비섬유를 함유하고 있느냐 하는 문제에 관해서는 아직 논란이 있다.2-6) 이 분야에서 널리 알려진 Emmelin등1)은 고양이 악하선에 한해서 이를 지배하는 경부교감신경이 특수분비섬유를 함유하고 있다고 보고하였으나 이하선 및 설하선에서는 확인된 바 없다. 부교감신경의 흥분 또는 반사적으로 야기되는 타액분비가 교감신경의 흥분으로 선혈류의 감소를 일으켜서 타액분비를 억제한다는 사실은 이미 보고된바 있으며,7)8) 일반적으로 경부교감신경자극으로 야기되는 지속성이 없는 극히 소량의 타액유출을 분비섬유의 작용으로 취급하는 까닭을 이해하기 어렵다. 같은 소화선인 위장선과 췌장에 있어서도 이들을 지배하는 교감신경이 분비억제신경임은 주지의 사실이기 때문이다.9) 자율신경생리학의 일반적으로 견지에서도 기관을 지배하는 두 가지 신경계(교감 및 부교감신경계)가 길항성 작용을 하는 것으로 알려져 있으니 이 두신경계가 모두 분비신경으로 작용한다면 기관의 이중신경지배(double innervation)의 생리적 의의가 모호해지며 일상생활에서 사람이 흥분했을 때 타액분비의 억제를 초래하는데 이 사실은 교감신경의 흥분이 오히려 타액분비를 억제함을 시사하는 것으로 사료된다.
일반적으로 분비선에서 분비를 일으킬 때는 반드시 선혈류의 증가를 동반해야 함에도 불구하고10) 선혈류의 증가 없이 지속적인 분비를 일으킬 수 있을 것인지 납득하기 어렵다.
타액선에서 타액분비와 선혈류와는 밀접한 관계가 있으므로 본 연구에는 경부교감신경의 자극빈도에 따른 타액분비 및 선혈류 반응을 조사해 보았다. 전기자극빈도 3 Hz 이하에서는 타액유출이 일어나지 않았고 선혈류에도 변화가 없었으나 10∼20 Hz의 자극빈도로서는 일과성의 타액유출을 일으킴과 동시에 심한 선혈류의 감소를 초래하였으며 이 효과들은 regitine 투여로 소실되었다. Noradrenaline 투여로 경부교감신경의 고빈도자극에 있어서와 유사한 반응을 일으켰다. Isoproterenol 투여로서는 타액분비는 일어나지 않았고 심한 선혈류의 증가를 초래하였으며 이 효과는 propranolol의 전 처치로서는 소실되었다. 악하선에서 야기되는 경부교감신경자극에 의한 일과성인 타액유출은 분비신경으로서의 작용이 아니고 악하선 수출관의 수축에 의한 기존 타액의 유출 또는 악하선 혈관에 분포된 교감신경의 종말에서 유리된 sympathin이 분비세포에 확산됨으로써 타액분비를 일으켰을 가능성도 배제할 수는 없을 것 같다.2)11)12) 뿐만 아니라 내분비선(췌장 및 송과체)에는 아드레날린성 분비섬유도 있으나 분비를 일으키는 수용체 β-수용체이며 α-수용체가 분비를 일으킨 곳은 거의 없는 듯하다. 본 연구에서 관찰된 바와 같이 isoproterenol에 의하여 타액분비가 일어나지 않고 경부교감신경자극 또는 noradrenaline 투여로써 야기된 지속성이 없는 일과성의 타액유출은 일반통념상 분비섬유의 작용으로 간주하기 어렵다. 타액선 혈관을 지배하는 교감신경섬유는 아드레날린성 섬유로서 이 신경섬유의 종말에서 유리되는 신경전달물질이 α-수용체에 작용하여 혈관수축을 일으키고 β-수용체에 작용하여 혈관이완을 일으킴은 잘 알려진 사실이며 본 연구에서도 동일한 결과를 얻었다. Park은7) 고양이 악하선에서 타액분비와 혈류와의 상호관계를 구명하여 고삭신경자극 또는 acetylcholine 투여로써 다량의 타액분비를 일으킬 때는 반드시 선혈류의 증가를 동반하나 ATP 투여로 선혈류를 증가시켜도 타액분비는 일어나지 않는다고 하였고 Gill등8)도 혈류변동이 타액분비에 미치는 영향을 관찰하여 유사한 결과를 얻었으며 본 연구에서도 isoproterenol 투여로 선혈류는 증가되었으나 타액분비는 야기되지 않았다. 즉 각종 장기에 대한 혈액공급량은 그 기관의 대상량에 좌우됨이 일반 통념이므로 타액분비섬유가 흥분하여 타액분비가 야기될 때 선혈류의 증가를 동반함은 극히 합리적이나 경부교감 신경의 저빈도자극으로 선혈류의 증가가 없음에도 불구하고 지속적인 타액분비를 일으킨다는 것은 납득하기 어렵다. 이 신경의 고빈도자극으로 혈류감소를 일으킴에도 불구하고 일과성인 타액유출을 일으킨다는 것은 분비신경으로서의 작용이 아닌 기타 작용에 기인함을 시사한다. 즉 타액선 수출관의 수축에 의한 기존 타액의 유출 또는 타액선혈관운동신경의 종말에서 유리된 신경전달물질에 의한 작용 등을 고려할 수 있을 것으로 사료된다.
결론
경부교감신경은 특수분비섬유를 함유하고 있지 않고 이 신경의 고빈도자극으로 야기되는 지속성이 없는 타액유출은 타액선 수출관의 수축에 의한 기존 타액의 압출 또는 혈관운동신경(교감신경)의 종말에서 유리되는 신경전달물질의 분비세포에 대한 작용으로 추측된다.
REFERENCES
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2) Key RN. The effect of sympathetic stimulation on the flow of parotid saliva in the sheep. J Physiol 1954;125:21-5.
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4) Eneroth CM. The role of parasympathetic and sympathetic innervation for the secretion of human parotid and submandibular gland. Acta Otolaryngol 1969;68:369-72.
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6) Chilla R, Arold R, Flucke KH, Arglebe C. The effect of clonidine treatment on the salivary glands of the rat. Arch Oto-Rhino-Laryngol 1975;209:47-52.
7) Park SH, Gill WS, Woo JH, Oh MS, Kim WJ. Reflex pathways of unconditioned secretion speak against sympathetic secretory fiber. Chonnam J Med Sci 1989;2:15-20.
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12) Lung MA. Variations in blood flow on submandibular glandular secretion to autonomic nervous stimulations in anesthetized dogs. J Physiol (Lond) 1990;431:479-93.
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