신경전달물질

신경전달물질(neurotransmitter)은 화학적 메신저(chemical messenger)라고도 알려져 있으며 신경전달을 가능하게 하는 내재성 화합물(endogeneous chemical)이다. 신경전달물질은 신경근접합부(neuromuscular junction)와 같은 화학적시냅스(chemical synapse)에서 한 신경세포로부터 다른 표적 세포로 신호를 전달한다.

목차

20세기 초반만 하더라도 과학자들은 뇌에서 일어나는 대부분의 시냅스 소통이 전기적인 기전을 이용해 일어나는 것(전기적 시냅스, electrical synapse)으로 생각했다. 하지만, 라몬 카할(Ramon y Cajal, 1852-1934)의 연구 결과 뉴런의 접합부에 현재 시냅스 틈(synaptic cleft)이라고 부르는 20~40 nm의 간극이 존재하는 것이 알려졌다. 시냅스 틈의 존재는 뉴런의 신경 전달에 화학적 메신저가 존재할 가능성을 제시하였으며, 독일의 약리학자인 오토 레비(Otto Loewi, 1873-1961)가 미주신경에서 분비되는 화학적 메신저가 존재함의 존재를 최초로 밝혔다. 이것이 바로 최초의 신경전달물질로 발견된 아세틸콜린(acetylcholine)이다.

신경전달물질을 분류하는 방법에는 여러가지가 있지만, 아미노산(amino acid), 펩티드(peptide), 모노아민(monoamine)의 세 종류로 크게 분류하는 것이 일반적이다.

아미노산 신경전달물질

글루탐산(glutamate), 가바(GABA, γ-aminobutyric acid), 글라이신(glycine) 등

펩티드 신경전달물질

아편유사제(opioid), 소마토스타틴(somatostatin) 등

모노아민 신경전달물질

노르에피네프린(norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 도파민(dopamine), 세로토닌(serotonin) 등

기타

아세틸콜린은 위 분류에는 들어가지 않는다. 이외에도 산화질소(nitric oxide) 등 기체 신경전달물질이 있고, 아데노신삼인산(adenosine triphosphate, ATP)와 아데노신(adenosine) 등 핵산인 퓨린(purine) 신경전달물질이 있다.

특정한 신경전달물질을 합성하여 분비하는 뉴런들은 뇌의 다른 부분과 구별되는 계(system)를 형성한다. 특정 신경전달물질계가 활성화되면 뇌의 여러 부분에 신경전달물질을 분비하여 부피 전달(volume transmission)이 일어난다. 중요한 네 가지의 신경전달물질계를 아래 표 1에 정리하였다.

신경전달물질의 기능은 어떤 신경세포의 어느 수용체에 작용하는가에 따라 결정된다. 몇 가지 주요한 신경전달물질의 기능을 정리하였다.

글루탐산과 가바

글루탐산(glutamate)은 중추신경계 대부분의 흥분성 시냅스에서, 가바(GABA)는 억제성 시냅스에서 각각 신경전달물질로 이용된다. 글루탐산이 과도하게 분비되는 것은 허혈성 뇌졸중(ischemic stroke), 뇌전증(epilepsy) 등에서 문제가 될 수 있다. 한편, 가바 분비를 촉진하는 약물은 진정제(sedative drug)로 이용할 수 있다.

아세틸콜린

아세틸콜린(acetylcholine)은 첫 번째로 발견된 신경전달물질이며, 중추와 말초신경계 모두에서 중요한 기능을 수행한다. 예를 들면, 신경근접합부(neuromuscular junction)에서 분비되는 아세틸콜린은 운동신경의 흥분이 골격근의 수축으로 연결될 수 있도록 니코틴성 아세틸콜린 수용체에 결합하여 흥분성 신호를 전달한다.

도파민

도파민(dopamine)은 운동 기능, 동기 부여, 보상 등에서 중요한 역할을 수행하는 모노아민 신경전달물질이다. 도파민 신경계를 포함하는 신경퇴행성질환은 파킨슨병(Parkinson's disease)을 유발할 수 있다.

세로토닌

세로토닌(serotonin)은 기분, 식욕 등을 조절하는 모노아민 신경전달물질이다. 하지만, 뇌에서 분비되는 양은 우리 몸 전체에서 분비되는 양의 10% 정도에 불과하며 대부분(90%)은 위장관에 위치한 장크롬친화세포(enterochromaffin cell)에서 분비되어 위장관 운동성을 조절하는 등의 말초 기능을 가진다.

노르에피네프린과 에피네프린

노르에피네프린(norepinephrine)과 에피네프린(epinephrine)은 각각 노르아드레날린(noradrenaline)과 아드레날린(adrenaline)이라고도 불리며 중추신경계와 말초에서 모두 중요한 역할을 수행한다. 특히, 말초에서는 자율신경계(autonomic nervous system)의 신경절이후뉴런(postganglionic neuron) 말단 또는 부신수질(adrenal medulla)에서 분비되어 교감신경흥분의 효과를 나타내는 데 기여한다.

화학적 시냅스(chemical synapse)