도파민 및 전구체의 화학적 구조와 COMT생화학 경로가 파킨슨병에 미치는 영향

문서 내 토픽

• 1. 도파민이란?

  1957년 칼슨연구: 움직임 조절이 마음대로 되지 않는 긴장증적 행동에 도파민의 전구물질인 레보도파를 토끼에게 주입했을 때 토끼가 원래의 운동기능을 회복하게 됨→도파민이 파킨슨병과 관련되어 있고 병의 치료제로서 레보도파의 효과도 밝혀냄

• 2. 도파민 및 전구체의 화학적 구조

  1) 티로신: 아미노산의 일종으로 Throsine hydroxylase(TH)에 의해 레보도파로 전환 2) 레보도파: 도파민의 전구물질로 L-Aromatic amino acid decarboxylase(AAAD)에 의해 도파민으로 전환 3) 도파민: 뇌의 신경전달물질로 Dopamine-β-hydroxylase(DBH)에 의해 노르에피네프린으로 전환 4) 노르에피네프린: 뇌의 신경전달물질로 Phenylethanolamine-N-methyltransferase(PNMT)에 의해 에피네프린으로 전환

• 3. 도파민의 분비

  1) 아미노산인 티로신이 뉴런에 들어감 2) Throsine hydroxylase(TH)에 의해 레보도파로 전환 3) decarboxylase(AAAD)에 의해 카르복시기가 떨어져 나오고 도파민으로 전환 4) 세포질에서 합성된 도파민은 소포체로 운반 ① proton ATPase는 소포내로 H+를 농출하므로 소포내 ph를 낮추고 전기적으로 양성인 전기화학적 농도 기울기를 만듦 ② VMAT는 proton을 소포밖으로 퍼내는 동시에 도파민을 소포내로 운반함 5) 신경세포에 전기적 자극이 전달되면 ca2+의존적으로 세포막과 융합하여 시냅스 틈새로 도파민 방출 6) DAT는 Na+와 도파민을 시냅스 전 세포로 다시 운반. 운반된 도파민은 VMAT를 통해 소포내로 다시 들어가 재활용되거나 MAO나 COMT에 의해 분해됨

• 4. 도파민의 작용기전

  도파민은 3가지 물질로 바뀐다. 1. DOPAC 2. 3-MT 3. 노르에피네프린 ☞우리가 필요로하는 건 도파민이기에 레보도파나 도파민이 다른 물질로 바뀌는 것을 막아야 한다.

• 5. 파킨슨병 치료제(MAO-B억제제)

  MAO-B는 도파민이 DOPAC으로 대사되는 것을 촉매하는 물질이다. 그래서 이것을 억제하면 도파민이 DOPAC로 대사되는 것을 막아 좀 더 많은 도파민이 수용체와 결합되게 할 수 있다.

• 6. 파킨슨병 치료제(COMT억제제)

  COMT 효소 억제제가 말초에서 레보도파가 3-OMD로 대사되는 것 억제, 뇌 내에서 레보도파가 3-OMD로, 도파민이 3-MT로 대사되는 것을 억제하여 많은 도파민이 도파민 수용체와 결합되게 한다.

• 7. 결론

  티로신이 L-DOPA, 도파민, 노르에피네프린으로 전환되는 화학적 구조를 정리하고 도파민이 BBB를 기준으로 MAO와 COMT효소에 의해 분해되는 생화학 경로를 설명함. 이를 바탕으로 파킨슨병의 치료제로 레보도파와 같은 도파민 전구물질을 투여함과 동시에 분해를 막아주는 MAO-B 억제제, COMT효소 억제제를 병용 투여해야 효과가 나타남을 분석함.

• 8. 느낀점

  '국내 노인 파킨슨병 환자에서의 잠재적으로 부적절한 약물사용 현황'과 같은 연구 자료를 분석하며 환자를 위한 정확한 의학적 진단을 내리기 위해서는 화학과 같은 기초학문의 개념이 중요하다고 느낌.

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• 1. 주제2: 도파민 및 전구체의 화학적 구조

  도파민은 아미노산 타이로신으로부터 합성되는 화합물입니다. 타이로신은 수산화효소인 티로신 하이드록실라제에 의해 L-DOPA로 전환되고, 이후 L-DOPA 탈탄산효소에 의해 도파민으로 전환됩니다. 도파민의 화학적 구조는 페놀기와 에틸아민기를 가지고 있는 카테콜아민 계열의 신경전달물질입니다. 도파민의 전구체인 L-DOPA는 도파민 합성의 속도 조절 단계이며, 파킨슨병 치료제로 널리 사용되고 있습니다.

• 2. 주제4: 도파민의 작용기전

  도파민은 시냅스 후 수용체에 결합하여 다양한 세포 내 신호전달 경로를 활성화시킵니다. 도파민 수용체는 D1, D2, D3, D4, D5 등 5가지 아형이 존재하며, 이들은 G 단백질 결합 수용체로 작용합니다. D1 수용체는 adenylyl cyclase를 활성화시켜 cAMP 농도를 증가시키고, D2 수용체는 adenylyl cyclase를 억제하여 cAMP 농도를 감소시킵니다. 이러한 도파민 수용체의 작용은 신경세포의 흥분성과 활동전위 발생에 영향을 미쳐 다양한 생리적 기능을 조절합니다.

• 3. 주제6: 파킨슨병 치료제(COMT억제제)

  COMT 억제제는 도파민의 대사를 촉진하는 COMT 효소를 억제하여 도파민 농도를 증가시키는 약물입니다. COMT 억제제는 L-DOPA와 병용 투여되어 L-DOPA의 생물학적 이용률을 높이고 운동증상 개선 효과를 증강시킵니다. 대표적인 COMT 억제제로는 entacapone, tolcapone 등이 있습니다. COMT 억제제는 L-DOPA 치료에 동반되는 운동 합병증을 감소시키는 데 효과적이며, 파킨슨병 치료에 널리 사용되고 있습니다.

• 4. 주제8: 느낀점

  이번 주제를 통해 도파민의 중요성과 파킨슨병 치료제 개발의 핵심 기전을 깊이 있게 이해할 수 있었습니다. 도파민은 단순한 신경전달물질이 아니라 운동, 감정, 동기 등 다양한 생리적 기능을 조절하는 핵심 물질이라는 점이 인상 깊었습니다. 또한 파킨슨병 치료제 개발에 있어 도파민 작용 증강이 핵심 전략이라는 것을 알 수 있었습니다. 이러한 기전 이해를 바탕으로 향후 도파민 관련 질환 치료제 개발에 대한 관심과 기대가 생겼습니다.