1. 경혈의 특성
•한의학에서 경혈은 ‘혈위’, 영어로 ‘acupuncture points’라고도 하며, 신체 내부 장부의 생리 또는 병리 변화에 대하여 일정한 반응을 일어나며, 질병 시에 침, 뜸, 전침 등의 자극을 통해서 체내의 기능을 조절하여 치료의 효과를 나타내는 곳을 말한다 [그림 1]. 이런 경혈은 경락 선상에 위치하며 우리 몸에 361개가 있으며, 최소 2500년 전부터 경혈을 이용한 치료행위가 행해져 온 것으로 알려져 있다.
그림 1. 경락과 경혈
•고전 한의학에 따르면 경혈은 기(氣)가 모이는 장소로 눈에 보이지 않는 조직으로, 20 세기 수많은 연구에서 경혈 특이적인 해부학적 구조를 밝히기 위해 시도하였으나 그 실체를 규명하는 데 실패하였다.
•아직까지 경혈 특이적인 해부학적 실체가 베일에 싸여 있으나 지금까지 알려진 경혈의 특징에 대하여 요약하면 다음과 같다.
1) 경혈은 질병 시에 활성을 보인다. 경혈은 신체 내부 장부의 생리 또는 병리 변화에 일정한 반응을 보인다 (Li, 2007). 신체가 정상일 경우 경혈의 상태도 비활성화 또는 정상화될 것으로 사료된다.
2) 경혈을 자극하면 치료 효과를 보인다. 질병 시에 해당 경혈에 침, 뜸, 지압 등의 처치를 하였을 때 해당 질병을 치료하는 기능을 지니고 있다 (Rong et al., 2011).
3) 경혈은 특이 득기(得氣) 감각을 보인다. 환자는 주로 침 치료 부위와 그 부근의 독특한 감각을 호소하는 데, 침 아래 부위의 시린 느낌(酸), 저린 느낌(麻), 묵직함(重), 부풀어 오르는 느낌(脹) 등이 유발되는 것으로 알려져 있다 (Hui et al., 2007).
4) 경혈은 질병 시에 민감화된다. 경혈 부위 피부는 질병 시에 다른 부위에 비해 민감하거나 압통이 발생하는 것으로 알려져 왔다. 예를 들면 위가 아플 경우 복모혈 중완이나 배수혈인 위수에 압통이나 민감한 반응을 보이기도 한다 (Ben et al., 2012).
5) 경혈은 높은 전기 전도성을 지니고 있다. 1950년 이후에 경혈에 대한 전기 전도성에 대한 실험이 다각도로 이뤄져 왔다. 약간의 논란은 있지만, 경혈은 전기 전도성이 주변 조직보다 높으며 전기저항이 낮은 것으로 알려져 왔다 (Ahn and Martinsen, 2007).
6) 경혈은 내부 장기와 연관되어 있다. 장부학설에 따르면 경혈은 장부와 연결되어 있고 서로 소통하는 것으로 되어 있다 (Li, 2007).
2. 이완통 부위의 신경원성 민감점 (neurogenic spots)
•신경원성 민감점
내부 장기에 통증이 발생하면 피부로 그 통증이 전달되며, 이런 통증을 이완통 (referred pain)이라고 부른다. 오른쪽 그림의 예와 같이 심장에서 통증이 발생하면 가슴 부위 피부에 통증이 발생하고, 심하면 양쪽 가슴의 피부에, 더욱 심해질 경우 팔 내측을 따라 손끝까지 심장 통증이 피부로 전도된다. 이런 피부에 심장으로 기인한 통증이 발생하는 데, 그 이완통이 발생한 부위에는 아주 민감한 부위들이 발견되기도 한다. 이런 민감한 부위의 발생은 신경원성 염증 (neurogenic inflammation) 반응에 의해 생기며 신경원성 민감점 (neurogenic spots)이라 부른다 [그림 2].
그림 2. 심장통 환자에서 이완통 피부 부위에서 신경원성 민감점 발생
•신경원성 민감점 생성 기전
신경원성 민감점은 내부 장기 신경과 피부 신경과 만나는 척수신경절에 의해 생기는 데, 내부 장기의 통증이 척수신경절에서 피부 신경으로 역으로 진행하기 때문에 생기며 C-fiber 신경 매개로 생긴다. 활성화된 피부 C-fiber 신경말단은 CGRP, Substance P의 신경 펩타이드 (neuropeptides)를 분비하게 되어 피부 국소 부위가 민감해지거나 병적인 병변 (혈장 누출)을 일으키게 된다. 이런 피부의 민감점은 눈으로 보이지 않으나 이 부위가 혈장이 누출되는 지점임을 감안했을 때 Evans blue를 정맥에 투여하게 되면 염색된 혈장이 빠져나오면서 신경원성 민감점 피부에 파랗게 염색이 되게 되어 눈으로 쉽게 관찰이 가능하다 [그림 3] (Wesselmann and Lai, 1997).
그림 3. 신경원성 민감점 발생 기전
3. 신경원성 염증 현상과 경혈
•본 연구자는 내부 장기에 의한 피부 신경원성 염증 현상을 2004년 대학원 박사과정을 하는 동안에 우연히 관찰하였고 경혈과의 유사성을 연구한 바 있다.
•박사과정 중 대장염 염증 모델에서 장강혈 (GV-1)의 치료 효과 및 기전을 연구하고 있었다. 장강혈의 기전을 연구하던 중 신경원성 염증 현상이 장강혈에도 나타나지 않을까 생각되어 Evans blue를 넣었을 때 정말 여러 부위에서 명확한 점들이 나타나기 시작하였고, 이 부위를 경혈과 비교했을 때 일부 경혈과 일치하는 현상을 보였고, 장강혈에도 반점이 나타났다. 민감성 여부를 조사하니 이런 반점들이 다른 피부 부위보다 민감하였다 [그림 4] (Kim et al., 2006).
그림 4. 대장염 모델에서 신경원성 민감점 발생. 나타난 부위 중 일부가 혈위에서 관찰됨.
•본 연구를 확장하기 위해 미국 University of Texas Medical Branch의 정진모 교수 실험실에 지원하여 박사후 과정을 하게 되었고 여러 가지 조언과 관련된 전기 생리학적 기술을 습득할 수 있었다. 2011년 대구한의대로 발령 나 다시 연구를 시작하게 되었다.
아래와 같은 가설 [그림 5]을 가지고 신경원성 민감점 (Neurogenic spot)이 경혈과의 유사성을 본격적으로 연구하기 시작하였고, 다음과 같은 결과를 얻었다.
그림 5. 신경원성 민감점과 경혈과의 비교
신경원성 민감점은....
경혈과 유사하게 질병 시에 활성을 보인다.
•신경원성 민감점은 정상군에서는 거의 출현이 없다가 고혈압이나 대장염 같은 내장 질환이 유발되면 [그림 6]과 같이 출현하기 시작하는 데, 고혈압 쥐의 경우 한 마리 당 약 6-8개의 신경원성 민감점이 발생하였다. 신경원성 민감점은 경혈과 유사하게 질병 시에 활성을 보이는 것으로 나타났다. [그림 6-b]는 고혈압 모델에서 신경원성 민감점이 나타난 부위와 경혈과 비교한 것이다. 임상에서 고혈압에서 많이 사용하는 내관, 대릉, 신문 등의 혈위에서 신경원성 민감점이 나타나는 것으로 보아 경혈과 매우 유사한 특성을 보였다 (Kim et al., 2017).
그림 6. 고혈압 모델에서 신경원성 민감점의 경혈에서의 발생
경혈과 유사하게 자극하면 치료 효과를 보인다.
•[그림 7]에서와 같이 쥐에서 압박 스트레스를 유발하면 혈압이 서서히 상승해 고혈압이 유발된다 (흰색 둥근 원 그래프). 신경원성 민감점에 침을 약 3mm 정도로 자입하고 전침을 15분 정도 자극했을 때 혈압 상승을 막는 치료 효과가 나타났다. 많은 경혈 자극 효과가 내인성 오피오이드가 관여한다고 알려져 있는 데, 혹시 신경원성 민감점도 경혈과 유사한 기전을 가지고 있지 않을까 하여 뇌에 오피오이드 억제제인 날록손 (naloxone)을 미세주입한 후 신경원성 민감점을 자극하였을 때 그 효과가 사라지는 것으로 보아 신경원성 민감점도 경혈과 유사한 내인성 오피오이드 기전을 통해 침술 효과를 발현하는 것으로 나타났다 (Kim et al., 2017).
그림 7. 고혈압 모델에서 신경원성 민감점을 자극하면 혈압 완화 효과를 보인다. 이런 효과는 날록손에 의해 차단된다.
경혈과 유사하게 득기(得氣) 감각과 관련이 있는 Aδ, C-fiber와 연관되어 있다.
•경혈은 자침 시 특이한 득기 감각이 유발되는 데, 이런 감각은 Aδ, C-fiber와 연관되어 있는 것으로 알려져 왔다. 동물에서 침을 놓고 이런 감각이 생기는지는 알 수가 없다. 그러나 이런 감각 발생이 침술 효과와 연관이 있다는 것이 많이 알려져 왔기에 Aδ, C-fiber를 역으로 자극하였을 때 침술 효과가 나타나는지를 관찰하였다. 고혈압을 일으킨 쥐 모델에서 Aδ, C-fiber를 활성화시키는 제제인 고춧가루 성분 캡사이신, 겨자씨 성분인 머스터드 오일을 신경원성 민감점에 주사하였을 때 혈압을 낮추는 경혈 자극 효과가 그대로 재현되었다 (Kim et al., 2017). 이는 특허가 제출되어 승인되기도 하였다 (김희영, 2017). 따라서, 신경원성 민감점은 경혈과 유사하게 Aδ, C-fiber 활성과 연관이 있다.
그림 8. Aδ, C-fiber를 활성화 제제를 경혈에 주입 시 침술 효과를 발휘한다.
경혈과 유사하게 질병 시에 민감해진다.
•경혈과 같이 신경원성 민감점이 질병 시에 민감하거나 통증을 보이는지를 확인하였다. [그림 9]과 같이 쥐를 철망 위에 올려놓고 본 프레이 필라멘트 (von Frey filament)로 신경원성 민감점이 주변 조직보다 더 민감한지, 통증을 발현하는지를 검사하였다. 고혈압 유발 쥐에서 신경원성 민감점으로부터 약 5 mm 떨어진 부위를 조사해 보니 주변 정상 조직은 약 18 g (von Frey # 5) 정도로 둔감한 편이었으나 신경원성 민감점은 2-3g (von frey # 4.4)에서 쥐가 반응을 보일 정도로 매우 민감해져 있었다. 이는 파랗게 보이는 신경원성 민감점이 내장 질환 시에 경혈과 유사하게 민감성을 보이는 것으로 나타났다 (Kim et al., 2017).
그림 9. 신경원성 민감점은 주변 조직에 비해 민감하다.
•추가적으로, 왜 경혈이 질병 시에 민감해지는지 , 침술에서 그 역할에 대한 연구를 진행하였다. 고혈압 모델에서 손목 내측 내관혈 부위에서 신경원성 민감점이 자주 나타나는 데, 이를 꺼내어 면역화학 조직염색법을 실시하였을 때 피부에서 Substance P가 다량 확인되었다 [그림 10]. Substance P는 C-fiber 말단에서 분비되며 피부에 분비되었을 경우 피부를 민감하게 하는 역할을 한다. 내장 질환 발생 시 경혈에서의 민감화는 Substance P가 매개할 것으로 사료되었다. 경혈의 민감화가 침술 효과와 어떤 연관이 있는지 추가 연구를 시행하였다. 척수신경에 전기생리학적 연구를 통해 Substance P가 경혈 부위에 분비되면 피부를 민감하게 만들고 민감화가 진행된 경혈은 주변 조직에 비해 침술에 매우 민감하게 반응하여 침술 효과를 증폭시키는 역할을 함을 확인하였다 (Fan et al., 2021). 추가 연구에서 더욱 흥미로운 바는 고혈압 모델을 유발할 경우 혈압이 서서히 올라가 약 45-60 분 사이에 진정한 고혈압 정도인 145 mmHg에 도달하는 데 경혈의 민감화는 혈압이 상승하기 시작하는 5-10분 내에 완전히 발달된다는 데에 있다. 이는 내부 장기 질환이 발생하기도 전에 경혈은 이미 변화를 일으키는 것으로 경혈을 잘 이용한다면 미병 단계에서도 그 질병의 발생을 예측할 수 있을 것이다 (Fan et al., 2021).
그림 10. 경혈에 나타난 신경원성 민감점에서 Substance P의 과량 검출.
경혈과 유사하게 높은 전기전도도를 지니고 있다.
•1950년 이후로 경혈을 전기적으로 진단하려는 노력이 있어왔다. 논란의 여지는 있지만, 경혈은 저항이 낮고 전기 전도도가 높은 것으로 알려져 왔다 (Ahn and Martinsen, 2007). 현재 경혈 탐지기로 나와 있는 대부분의 의료기기는 이런 경혈의 전기현상을 이용한 것이다. 이런 경혈 탐지기의 문제점은 연구자, 시술자마다 누르는 압력이 달라 저 저항점을 나타내는 경혈을 탐지하는 데 주관적인 요소가 많이 개입된다. 본 연구팀은 이런 단점을 보완하고자 [그림 11]과 같이 압력과 전기전도도를 동시에 측정하도록 하는 압력센서를 탑재한 경혈 탐지기를 개발하였다. 약 300 g으로 일정한 피부를 압력으로 눌렀을 때 피부에 흐르는 전류를 재는 방법을 이용한 것이다.
그림 11. 압력센서를 탑재한 경혈 탐지기로 신경원성 민감점을 재었을 때 높은 전기전도도를 보였다.
•고혈압 모델에서 손목 내측 내관혈 부위에 신경원성 민감점과 약 5 mm 떨어진 지점에서 본 연구팀에서 개발한 경혈 탐침 장치로 측정하였을 때 신경원성 민감점이 주변 조직보다 높은 전기전도도를 보여, 경혈 전기 현상과 유사성을 보였다 [그림 11에서 오른쪽 아래 그림] (Fan et al., 2018; Kim et al., 2017). 그러나, 지금까지 왜 경혈이 전기전도도가 높은지에 대한 의문이 있어왔다. 본 연구팀은 내부 질환 시 경혈에서 신경원성 염증이 발생하는 데 이때 neuropeptide인 Substance P, CGRP가 관여함을 확인하였고, CGRP가 경혈 부위 모세 혈관을 10배 이상 확대시키고, Substance P가 모세혈관 세포에 틈새를 만들어 혈관 내부에서 혈장을 유출시켜 경혈 부위 피부를 더욱 습윤하게 만듦으로써 전기전도도가 높아짐을 확인하였다 (Fan et al., 2018).
경혈과 유사하게 내부 장기와 연관되어 있다.
•신경원성 민감점이 경혈과 유사하게 내부 장기와 연관되어 있는지 확인하기 위해 두 종류의 다른 형광을 띠는 신경 추적자 (neurotracer)를 심장 (Fluorogold, FG)과 손목 내측 (DiI)의 신경원성 민감점에 주입한 후 21일 후에 척수신경절 (Dorsal root ganglion)를 떼내어 확인하였다. [그림 12]에서 보는 바와 같이 빨간, 노란색이 겹쳐 보이는 신경이 척수에서 확인되었다. 이는 경혈과 유사하게 신경원성 민감점도 내부 장기와 연결되어 있음이 확인되었다 (Kim et al., 2017).
그림 12. 신경원성 민감점은 내부 장기와 연관되어 있다. 고혈압 모델에서 피부 분기점 확인
•결론
연구결과에서 보는 바와 같이 신경원성 민감점은 경혈의 생리학적 특성을 공유하며, 한의학에서 말하는 경혈에 속할 것으로 사료된다. 신경원성 염증 현상을 이용한다면 경혈의 가시화가 가능할 것이다.
4. 신경원성 염증을 보이는 경혈에 대한 확장 연구
1) 신경원성 경혈을 이용한 웨어러블 디바이스 개발
고혈압 모델에서 신경원성 염증을 보이는 경혈은 손목 내측 내관혈에 매우 자주 나타났고 이를 자극하게 되면 혈압이 떨어지는 결과를 확인하였다. 이를 사람에서 응용하기 위해 손목형 혈압계에 내관혈 부위를 자극할 수 있는 장치를 부착한 웨어러블 기기를 제작하였다 (특허, 김희영). 2015년부터 2년 동안 임상 연구를 진행하여 최적의 조건을 구현하였고 임상 결과는 저널에 발표하였다 (Bang et al., 2018). 발표와 함께 미국의 세 기업으로부터 기술 이전 협약 제안을 받았고, 현재 Adventus 회사에 기술을 10만$에 0.7% 회사 지분 (회사 매각 시 20억)의 조건으로 매각하였다. 또한 고혈압을 일으키기 위해 스트레스를 주었을 때 신문혈에 신경원성 염증이 발생함을 보여 이를 이용한 스트레스 완화 장치에 대한 특허 (특허, 김희영)를 보유하였고, 본 기술은 Pressao Med (미국)에 2020년 12월에 10만 $에 매각하였다. 현재 미국 회사는 본 기술을 이용해 웨어러블 디바이스를 만들고 있으며 2-3년 내에 상용화할 것으로 사료된다. 신경원성 경혈 연구는 임상에도 충분히 응용 가능함을 보여주었다고 사료된다.
그림 13. 신경원성 경혈을 이용한 웨어러블 디바이스 개발과 미국에 기술이전
2) 경혈의 최적 자극 조건 연구
신경원성 염증을 보이는 경혈을 효과적으로 자극하기 위한 기기를 개발하기 시작하였다. 전통적으로 사용되어온 탄법은 쉽고도 경혈의 효과를 높이기 위한 방법으로 생각되어 이를 기계적으로 조절하는 장치를 구현하였다. 핸드폰 소형 모터를 이용해 진동을 일으키고 이를 침으로 전달하는 방법을 사용한 것이다 (특허, 김희영). 첫 번째 모듈을 개발하고 2014년 version 2.0을 거쳐 전침과 결합한 version 3.0을 만든 후 단점을 보완하기 위해 2018년에는 version 4.0까지 완성하게 되었다. 각 개발 단계마다 이를 중독 및 경혈 연구에 사용하여 Science advances (IF 13.2), Addiction biology, Scientific reports 등 SCI 논문 10여 편에 게재하였다. 최근 version 4로 신경원성 염증을 보이는 경혈에 자극하여 탄법 및 전침의 효과를 비교하였을 때 탄법과 전침을 결합한 자극이 매우 효과적임이 확인되었다 (Shin et al., 2020).
그림 14. 탄법을 적용한 한방의료기기
3) 질병 시에 경혈은 다이나믹한 변화 확인 연구
경혈은 질병이 발생하였을 때 반응을 보이는 것으로 알려져 왔다. 질병이 심해지면 경혈의 크기가 커지는지, 아니면 그 숫자가 증가하는지에 대한 여러 가설이 있었지만, 그 현상을 가시화시키지 못했기에 가설에 대한 증거가 없었다 (Rong et al., 2013). 본 연구팀은 질병이 심해지면 신경원성 염증을 보이는 경혈의 크기나 숫자가 증가될 가능성에 무게를 두고 실험을 하였다. 대장염을 경증, 중간 정도, 중증 등으로 유발한 후 Evans blue를 정맥 투여하였을 때 신경원성 염증을 보이는 경혈의 크기가 경증에서 약 1mm에서 중증에서 10 mm까지 10배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 또한 활성을 보이는 경혈의 숫자도 7 배 이상 증가하는 것으로 보아 질병이 심해지면 질수록 활성화된 경혈의 크기 및 숫자도 증가하였다. 전기생리학적 실험에서 척수에서 central sensitization이 일어나 이런 현상을 일으키는 것으로 확인되었다 (Fan et al., 2020).
그림 15. 질병 시에 경혈의 크기는 증가하며, 숫자도 증가한다.
4) 추가 연구 계획
•신경원성 염증을 보이는 경혈을 탐지하기 위해서 Evans blue의 염색약을 투여해야 하는데, 이는 임상적으로 적용하기 힘들다. 따라서, 본 연구팀은 자가 형광 기법, 레이저 도플러 등의 기법을 사용해 임상적으로 가능한 방법을 찾고자 시도하고 있다.
•신경원성 염증을 보이는 경혈을 연결할 경우 경락의 기본 형태를 밝힐 수 있을 가능성이 있어 현재는 경락과 신경원성 염증 현상과 연결을 시도하고 있다.
5. 글을 마치며
본 연구를 소개할 기회를 주신 KMCRIC 이향숙 센터장님께 감사의 말씀을 드립니다. 관심 있는 연구자들의 공동 연구의 기회로 삼았으면 하여 연구결과 및 향후 연구에 대하여도 소개를 하였습니다. 관심이 있으신 분들은 저희 홈페이지 (https://acuphysiolab.modoo.at) 를 통해 연락해 주시면 감사하겠습니다.
References
[10] Li SZ. Clinical application of commonly used acupuncture points. Donica. 2007.
[15] 김희영, 방세권, 류연희. 혈압강하용 패치 조성물. 대한민국. 2017.
© KMCRIC 한의약 과학 한마당