"신경전달물질(Neurotransmitter)"은 뇌를 비롯하여 체내의 신경세포에서 방출되어 인접해 있는 신경 세포 등에 정보를 전달하는 일련의 물질입니다. 신경전달물질은 뉴런에 촉진제, 억제제, 조절제의 3가지 방식으로 작용합니다.
사람의 행동에 영향을 주는 주요 신경전달물질에는 어떤 것들이 있을까요?
1. 신경전달물질의 종류
주요 신경전달물질인 아세틸콜린(Acetylcholine), 도파민(Dopamine), 노르에피네프린(Norepinephrine), 세로토닌(Serotonin, 5-Hydroxytrptamine;5-HT), 감마아미노부티릭산(Gamma-Aminobutyric acid, GABA), 글리신(Glycine), 글루탐산염(Glutamate), 아스파르트산염(Aspartate)의 8가지 물질을 알아보고자 합니다.
아세틸콜린은 척수의 가장 일반적인 신경전달물질로서 운동 뉴런에서 근육 수축, 부교감신경에 작용합니다. 기저핵에 존재하며, 해마와 대뇌피질로 투사됩니다. 학습과 기억, 전체적인 중추신경계 각성 등과 관련이 있어 뇌에서는 기억, 수면, 꿈과 연관이 있습니다. 알츠하이머성 치매는 아세틸콜린의 부족과 관련이 있습니다. 도파민은 움직임, 동기부여를 통한 쾌락, 이로 인한 중독과 관련이 있습니다. 각각의 도파민 전달에 문제가 생기면 문제 발생 위치에 따라 다양한 이상반응이 발생합니다. 시상하부에서의 전달에 문제가 생기면 호르몬 분비에 이상이 발생하며, 변연계로의 전달에 문제가 생기면 정서, 기억 장애가 발생할 수 있습니다. 선조체에서 도파민이 파괴될 경우 파킨슨병을 유발할 수 있으며, 도파민 과다 시에는 무도병을 유발할 수 있습니다. 대뇌피질(전두엽)에서 도파민이 과다하게 분비될 경우 환각, 정신분열의 이상반응이 발생할 수 있습니다. 노르에피네프린은 교감신경 신경전달물질 및 호르몬으로 작용합니다. 신경전달물질로서는 각성, 꿈, 기분조절 등과 관련이 있으며 호르몬으로서는 혈관 수축, 혈압 및 심장박동 수 증가 등과 관련이 있습니다. 세로토닌은 기분, 식욕, 수면, 공격성 등과 관련이 있습니다. 뇌, 위장관, 혈관 등에 다양하게 분포하여 여러 가지 기능을 수행합니다. 세로토닌의 저하는 우울증과 관련이 있으며 뇌에 적용될 경우 기분, 강박 행동, 공격성, 식욕, 성욕, 자살 충동 등과 관련이 있습니다. 감마아미노부티릭산은 뇌의 대표적 억제성 신경전달물질로 결핍될 시 불수의적 근 수축을 유발하여 떨림과 발작이 나타나게 됩니다. 신경의 생존, 발생, 유연성, 학습과 기억에 관여하며 감마아미노부티릭산이 부족할 시 불안(anxiety)해지므로 GABA agonist는 항불안제이자 항경련제로 사용될 수 있습니다. 글리신은 감마아미노부티릭산과 질적으로 같은 효과를 발현하는 억제성 신경전달물질입니다. 글루탐산염은 흥분성 신경전달물질로 뇌의 시냅스 중 90% 이상에서 글루탐산염이 방출됩니다. 글루탐산염은 흥분성 신경전달물질로서 기억, 학습과 같은 인지기능과 관련이 있으며 과다 분비될 경우 흥분 독성(excitotoxicity)을 일으켜 세포사멸(cellular death)을 유발합니다. 흥분 독성은 일부 질병과 알츠하이머, 뇌졸중, 간질발작을 비롯한 뇌 손상과 관련이 있습니다. 중추신경계의 15~20%를 차지하고 있으며 NMDA(N-methyl-D-aspartate) 수용체, AMPA(Alpha-amino-3-hydroxyl-5-methylisoasole-4-proprionic acid) 수용체, 카이네이트(Kainate) 수용체, 대사성 글루타메이트(Methabotropic glutamate) 수용체의 4가지 수용체가 있습니다. 아스파르트산염은 글루탐산염과 함께 강력한 흥분성 신경전달물질로 NMDA 수용체에 작용합니다.
2. 신경전달물질 수송방법
신경전달물질이 수송되는 방법은 다음과 같습니다.
먼저 신경 세포체에서 생성된 신경전달물질과 소낭의 합성이 일어나고, 신경전달물질이 축색을 따라서 아래로 이동합니다. 시냅스 이전 부분에서 신경전달물질이 방출되고, 신경전달물질과 시냅스 이후 부분의 수용체가 결합하여 시냅스 이후 뉴런의 흥분 또는 억제가 일어납니다. 이후 신경전달물질이 수용체와 분리되고, 신경전달물질이 재사용하기 위해 재흡수가 일어납니다. 신경전달물질이 없는 소낭은 다시 신경 세포체로 되돌아가게 됩니다.
신경 흥분의 전달은 크게 신경세포 내 활동 전위의 전도와 시냅스에서 신경 흥분이 전달되는 것으로 구분할 수 있습니다.
신경세포 내 활동 전위의 전도까지의 범위는 자극으로 인하여 세포막의 투과성이 변화하여 나트륨이 유입되고, 탈분극을 초래하여 활동 전위의 발생으로 신경전달물질이 방출되는 것 까지를 포함 합니다. 시냅스에서 신경 흥분의 전달은 신경전달물질과 수용체가 결합하여 세포막의 투과성이 변화하고 세포 내 이온 유입을 통해 생리반응이 일어나는 단계까지를 포함합니다.