아미노산과 펩타이드

아미노산



 콜린으로부터 아세틸콜린, 아미노산인 타이로신으로부터 카테콜아민, 아미노산 트립토판으로부터 세로토닌의 합성 등이다. 어떤 뉴런은 신경전달물질로 단순히 아미노산을 분비한다. 아미노산은 뇌에 있는 모든 세포가 단백질을 합성하는 데 사용하기 때문에, 특정 아미노산이 신경전달물질이라는 것을 증명하기가 어렵다. 그러나 연구자들은 최소한 8개의 아미노산이 포유류의 중추신경계에서 신경전달물질로 기능할 것이라고 생각한다. 특히, 아미노산 중 글루타메이트, GABA 및 글라이신은 중추신경계에서 가장 보편적인 신경전달물질이다.



글루타메이트. 글루타메이트와 GABA는 매우 단순한 유기체에서도 발견되기 때문에, 많은 연구자는 이 전달물질이 최초로 진화한 것이라고 믿는다. 이 두 물질은 시냅스후 수용기를 활성화시켜 전위를 발생시킨다. 이 외에도 축색에서 직접 흥분성 효과(글루타메이트)와 억제성 효과(GABA)를 가져와 흥분의 역치를 높이거나 낮춤으로써 활동전위의 발생률에 영향을 준다. 글루타메이트는 세포의 대사 과정에서 풍부하게 만들어지고, 뇌와 척수에서 주요한 흥분성 신경전달물질로 작용한다. 글루타메이트 수용기에는 AMPA 수용기, 카이네이트 수용기 그리고 NMDA 수용기 등이 있다. AMPA 수용기는 가장 일반적 글루타메이트 수용기이다. 이것은 글루타메이트가 결합 부위에 부착할 때 나트륨 통로를 통제하여 EPSP를 발생시킨다. 카이네이트 수용기는 카인산이라는 약물에 의해 자극되면 EPSP와 유사한 효과를 보인다. NMDA 수용기가 통제하는 이온통로가 열리면 나트륨과 칼슘 이온의 세포 내 유입을 허용한다. 이 두 이온의 유입은 감분극을 초래하지만, 칼슘은 이 전령으로 기능하여 세포 내에 있는 다양한 효소들과 결합하여 그것을 활성화시킨다. 이 효소들도 세포의 생화학적 및 구조적 속성에 깊은 영향을 미친다.



GABA. 뇌에 있는 뉴런은 서로 간에 많은 연결을 맺고 있다. 억제성 시냅스의 활동이 없다면 이런 상호 연결은 뇌를 불안정하게 만든다. 왜냐하면 뉴런은 흥분성 시냅스를 통해서 이웃한 뉴런을 흥분시키고 그다음 또 이웃한 뉴런을 흥분시킴으로써, 연쇄적으로 원래 활동적인 뉴런을 흥분시켜 뇌에 있는 대부분의 뉴런이 통제 불가능하게 흥분되기 때문이다. 사실상 이런 사건은 때때로 발생하는데, 이것을 발작이라고 부른다. 간질은 발작을 특정으로 하는 신경학적 장애이다. 따라서 이와 같은 뉴런의 활성화를 억제할 수 있는 신경전달물질이 필요하다. GABA는 뇌와 척수 전체에 걸쳐 광범위한 분포를 가지고 있는 대표적인 억제성 신경전달물질이다. GABA 수용기 분자의 활성화는 염소이온 통로만을 열리도록 함으로써 억제성 시냅스후 전위를 유발하여 정보 전달을 억제한다. GABA가 없다면 뇌는 흥분성 신경충동이 과도하게 많아 경련과 발작이 생길 것이다. 그래서 뇌의 GABA 수준이 너무 낮으면 간질 발작이 발생하는 것이다. 불안은 뇌에 과도한 흥분성 시냅스 전도가 있을 때 유발되는데, 발륨이나 리브륨 같은 항불안 약물은 시냅스 간경에 대한 GABA의 분비를 증가시켜 흥분성 뉴런을 억제함으로써 긴장을 감소시킨다.



글라이신. 글라이신은 척수와 뇌의 하부에서 발견되는 억제성 신경전달물질로 보인다. 이것의 생성과 합성 경로에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 파상풍을 일으키는 박테리아는 글라이신의 분비를 방해하는 화학물질을 방출한다. 그래서 이 시냅스가 가지고 있는 억제성 효과를 제거함으로써 근육을 계속 수축하도록 만든다. 글라이신 수용기는 염소통로를 통제하기 때문에, 수용기가 활성화되면 억제성 시냅스후 전위를 발생시킨다. 인도에서 자라는 스트리크닌 나무의 종자에서 발견되는 스트리크닌이라는 약물은 글라이신의 길항제로 기능한다. 스트리크닌은 매우 독성이 강해 비교적 적은 용량으로도 경련을 일으켜 사람을 죽음에 이르게 한다.



펩타이드



 최근 연구자들은 중추신경계의 뉴런이 매우 다양한 펩타이드는 시냅스전 막이 아니라 종말단추의 모든 부분에서 방출되고, 그 일부가 시냅스 틈에 방출된다. 나머지는 인접한 다른 세포의 수용기에 작용하는 것 같다. 대부분의 펩타이드는 신경 조절 물질로 기능하는 것처럼 보이지만 어떤 것은 신경전달물질로 기능한다. 펩타이드 중 가장 잘 알려진 것이 내인성 아편 물질이다. 여러 연구는 아편제가 뇌에 직접적으로 영향을 주어 통증을 감소시킨다는 것을 밝혔다. Pert Snowman과 Snyder는 뇌의 국소적 영역에 있는 뉴런이 아편제에 반응하는 전문화된 수용기를 가지고 있음을 발견하였다. 최근에는 최소한도 3가지 유형의 아편 수용기 즉, 뮤, 델타 그리고 카파 수용기가 있다는 것이 밝혀졌다. 아편 수용기의 자극은 상이한 신경계를 활성화시킨다. 하나는 진통 효과를 일으키고, 다른 것은 도망가기와 숨기와 같은 종 전형적 방어반응을 억제하고, 또 다른 유형은 보상과 관련된 뉴런 체계를 자극한다. 지금까지 약물학자들은 신경전달에 영향을 미치는 두유형의 약물을 개발하였다. 헤로인과 페르코단을 포함하는 많은 합성 아편제는 진통을 위해서 임상적으로 사용된다. 몇몇 아편 수용기 차단제도 개발되었다. 그중 하나인 날록손은 아편제의 해독을 위해 임상적으로 사용된다. 이 약물은 헤로인 과용으로 죽음에 이를 수 있던 많은 약물 남용자의 목숨을 구하기도 했다.