도파민

도파민(dopamine)은 카테콜아민(catecholamine)과의 화학물질로서 뇌를 비롯한 우리 몸의 여러 곳에서 중요한 기능을 수행한다. 도파민은 뇌와 신장 등에서 합성되는 전구물질인 L-DOPA로부터 카르복시기(carboxyl group)를 제거함으로써 생성된다.

목차

그림 1. 우리 뇌의 도파민 경로 ()

우리 뇌에서 도파민은 신경전달물질(neurotransmitter)로서 작용한다. 도파민을 분비하는 도파민 뉴런들은 중뇌(midbrain)의 복측피개영역(ventral tegmental area), 흑질(substantia nigra), 시상하부 활꼴핵(arcuate nucleus of hypothalamus) 등에 위치한다. 복측피개영역에서는 대뇌피질과 변연계 등으로 도파민 신경지배를 하는데, 이들을 각각 중뇌피질(mesocortical), 중뇌변연계(mesolimbic) 경로(pathway)라고 부른다. 흑질에서는 선조체로 도파민 신경지배를 하며 이를 흑질선조체 경로(nigrostriatal pathway)라고 부른다. 시상하부 활꼴핵에 위치한 도파민 뉴런(TIDA neuron)은 tuberoinfundibular pathway를 통하여 정중융기 부위로 도파민 신경지배를 한다(그림 1).

그림 2. 도파민의 생합성과 분비 ()

도파민을 분비하는 뉴런에서는 티로신(tyrosine)으로부터 티로신수산화효소(tyrosine hydroxylase)를 이용하여 L-DOPA를 합성하고, 다시 DOPA 디카르복실라제(DOPA decarboxylase)를 이용하여 카르복시기를 제거하여 도파민이 생성된다(그림 2).

생성된 도파민은 다른 모노아민(monoamine)과 마찬가지로 소포성 모노아민 수송체(vesicular monoamine transporter, VMAT)에 의해 세포질(cytosol)에서 시냅스 주머니(synaptic vesicle)로 이동하여 축삭 말단(axon terminal)에 저장된다. 활동전압(action potential)이 축삭 말단에 도달하면 전압의존성 칼슘통로(voltage-gated Ca²⁺ channel)가 열려 세포질내 칼슘(Ca²⁺) 농도가 증가하므로 시냅스 주머니에 있던 도파민이 세포외배출(excocytosis)되어 시냅스 틈(synaptic cleft)으로 유리된다. 유리된 도파민은 시냅스이후 세포막(postsynaptic membrane)에 발현된 도파민 수용체(dopamine receptor)에 결합하여 효과를 나타낸다. 한편, 시냅스 틈에 있는 도파민은 시냅스이전 세포막(presynaptic membrane)에 발현된 도파민 수송체(dopamine transporter)에 의해 다시 축삭 말단으로 재흡수되기도 하며, 재흡수 후 다시 분비되기도 하고 모노아민산화효소(monoamine oxidase, MAO)에 의해 분해되기도 한다.

도파민은 세포막 수용체를 통하여 작용을 나타낸다. 도파민 수용체(dopamine receptor)는 D1부터 D5까지 모두 다섯 종류가 있다. 이 중 D1과 D5는 D1-유사(D1-like)라고 부르며 G_s 단백 의존적인 신호전달기전을 활성화시킨다. D2, D3, D4는 D2-유사(D2-like)라고 부르며 G_i/G_o 단백 의존적인 신호전달기전을 활성화시킨다(그림 2). 따라서, 도파민은 흥분성(D1-유사 작용)이기도 하고 억제성(D2-유사 작용)이기도 하며, 이는 어떤 세포에 발현된 어떤 도파민 수용체에 작용하는가에 따라 결정된다.

뇌 안에서 도파민은 실행(executive function), 운동(motor control), 동기 부여(motivation), 각성(arousal), 강화(reinforcement), 보상(reward) 등을 조절한다. 도파민 뉴런은 뇌 안의 특정 부위에 무리를 지어 분포하고 있으며, 각 무리의 신경 지배 영역과 도파민 경로, 그리고 그 기능은 아래 표 1과 같다.

파킨슨병(Parkinson's disease), 도파민 수용체(dopamine receptor), 도파민 수송체(dopamine transporter)