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1. 신경전달물질의 기능
1.1. 도파민계의 기능
도파민은 보상체계(reward system), 의욕체계(will system), 주의력(attention), 공격성, 학습과 관련된다. 도파민 신경경로 중 흑질-선조체 경로(nigrostriatal pathway)는 비수의적 운동기능과 관련이 있으며, 중뇌-피질 경로(mesocortical pathway)는 인지기능, 중뇌-변연계 경로(mesolimbic pathway)는 감정과 관련이 있다. 도파민은 정신분열병과 깊은 관련이 있는데, 정신분열병의 원인에 대한 가설 중 도파민 과활성(dopamine overactivity) 가설이 가장 유력하다. 실제 정신분열병 치료제들은 모두 도파민 수용체 차단작용이 있으며, 항정신병 효과는 도파민 D2 수용체 차단강도와 상관관계가 있다. 또한 암페타민은 도파민 분비를 촉진시키는데, 암페타민 중독 시 피해망상, 환청과 같은 정신분열병 증상이 나타난다. 즉 망상, 환청과 같은 정신분열병 양성증상은 중뇌-변연계 경로(mesolimbic pathway)에서의 도파민 과활성과 관련이 있을 것이다. 결절-깔때기 경로(tuberoinfundibular pathway)는 내분비기능과 관련이 있어, 항정신병 약물 복용 시 혈중 프로락틴치 상승으로 나타난다. 그 밖에 우울증과 양극성 장애의 조증, 술, 아편, 대마, 담배 등 각종 물질중독에도 도파민이 상당히 관여하는 것으로 알려져 있다.
1.2. 세로토닌계의 기능
세로토닌은 대개 억제성으로 작용하는 신경전달물질로 수면, 섭식, 통증, 체온조절, 심혈관 반응, 성행위, 불안, 우울 등의 기본적인 생리현상들과 관계가 있다. 특히 세로토닌의 저하는 공격성, 충동성, 자살과 관계가 있음이 확인되고 있다. 충동적이고 잔인한 형태의 자살기도자들에서 뇌척수액 5-HIAA 농도가 낮다는 것은 이미 잘 알려져 있는 사실이다. 세로토닌 길항제인 lysergic acid diethylamide (LSD)는 정신분열병에서와 같은 환각을 유발시킨다.
임상에서는 세로토닌이 우울증, 정신분열병, 강박장애, 불안장애, 식사장애, 수면장애, 성 장애, 충동조절장애, 발달장애, 퇴행성 뇌질환, 물질남용, 스트레스 장애, 운동장애 등 여러 신경정신질환의 원인에 관여하는 것으로 생각된다. 특히 우울증과의 관계는 매우 중요하다.
한편 밤에 송과선에서 세로토닌으로부터 합성되는 멜라토닌은 일주기 리듬 circardian rhythm과 관련이 있고, 계절성 정동장애 seasonal affective disorder의 치료와 비행시차 jet lag을 극복하는데 활용된다.
1.3. 아세틸콜린계의 기능
아세틸콜린은 뇌외에도 근육계에 존재하며, 결합하는 수용체에 따라 흥분성 혹은 억제성으로 작용한다. 아세틸콜린은 뇌에 광범위하게 분포하고 각성상태에 영향을 미친다. 뇌에서는 주로 기억 및 학습에 관여하며, 또한 신속안구운동(REM) 수면을 조절하는 것으로 알려져 있다.
항콜린제를 복용하는 환자는 학습이나 기억의 장애를 나타내며, 이의 과복용으로 콜린성 위기가 초래되면 기억장애, 착란, 환각, 지남력장애의 증상들이 나타난다. 알츠하이머 치매의 인지기능장애는 아세틸콜린계 신경세포의 파괴로 인한 것으로 추정되며, 아세틸콜린에스터라제 억제제(AchEI)들이 인지기능 촉진제로 사용된다. 이들 콜린에스터라제를 가역적으로 억제하는 약물로는 피소스티그민이 있으며, 치명적인 유기인산제제들은 비가역적으로 이를 억제한다.
최근 각종 무스카린성 혹은 니코틴성 수용체 효현제들이 치매 치료제로서 개발 중에 있다. 무스카린은 타액분비, 땀분비, 축동, 호흡곤란, 복통, 설사, 현기를 유발하며, 항정신병약물 혹은 삼환계 항우울제를 사용할 때 나타나는 부작용들은 무스카린성 부작용이다. 아트로핀과 스코포라민이 대표적인 무스카린 길항제이다. 니코틴은 소량에서는 신경세포를 활성화시키나 대량에서는 중추신경계를 진정시키며, D-tubocurarine이 대표적인 니코틴 길항제이다.
1.4. 노르에피네프린계의 기능
노르에피네프린계의 기능은 다음과 같다.
노르에피네프린과 같은 카테콜아민족 호르몬들은 인지질 이중층(phospholipid bilayer)으로 이루어져 있는 분비소포(secretory vesicles)에 둘러 싸여 고농도로 저장되고 세포외유출(exocytosis)을 통해 분비된다. 이들은 세포막에 존재하는 수용체(receptor)에 결합하여 이차전령(second messenger)의 생산을 유도한다.
노르에피네프린은 신체에서 두 가지 기능을 가지는데, 하나는 뇌와 근육의 신경연접(neuromuscular junction)에서 신경전달물질(neurotransmitter)로 작용하는 것이고, 또 다른 하나는 간과 근육에서 연료대사를 조절하는 호르몬으로 작용하는 것이다. 동물들은 극한 스트레스를 받을 때 부신수질이 자극되어 에피네프린과 노르에피네프린의 분비가 유도된다. 이 호르몬들은 호흡통로(respiratory passage)를 확장시켜 산소의 흡수를 용이하게 하고, 심장 박동수의 세기와 크기가 증가하며, 혈압을 높인다. 즉 산소와 포도당과 같은 연료 공급을 촉진시키는 역할을 하는데 이를 '싸움-도주 반응(fight or flight response)'이라고 한다.""
1.5. 글루타메이트계의 기능
글루타메이트는 신경전달물질일 뿐만 아니라 과활성화되면 신경독소로 작용한다는 것도 알려져 있다. 이는 기억, 흥분성 독작용 excitotoxicity, 세포 사망의 기전과도 관련이 있다. 흥분성 독작용이 나타날 때에는 지속적이고 과도하게 Ca++ 이온이 세포내로 유입되어 산화질소 합성효소 nitric oxide synthetase (NOS)가 활성화되면서 세포내에서 L-아르기닌으로부터 산화질소 (NO) 가 생성되고, 이어 많은 세포내 효소들이 활성화되면서 세포는 죽게 된다. 영구기억이 형성될 때에도 Ca++ 이온통로가 장기간 열리는 longterm potentiation phenonmenon (LTP)이 일어나는데, 이는 NMDA 수용체를 통해 이루어진다. 또한 기억과 가장 관계있는 대뇌 구조물인 해마에 NMDA 수용체가 많이 분포한다. 이 수용체는 임상적으로는 간질, 허혈성 괴사, 편두통, 정신분열병과도 관련이 있다고 알려져 있다. PCP는 NMDA 수용체의 길항제로서 양이온통로를 차단하는데, PCP 중독은 지리멸렬한 사고와 말, 그리고 환각 등의 증상을 나타낸다. 이는 피해망상과 환청을 주로 나타내는 정신분열병의 암페타민 모델과 더불어 정신분열병의 두 가지 중요한 약물 모델 중의 하나이다. 글루타메이트는 도파민계와의 상호작용을 통해 ...
