신경전달물질과 신경활성펩타이드

신경전달물질과 신경자극성의 펩티드

뇌세포(뉴런,neuron) 간의 정보 전달은 시냅스(synapse,혹은 연접)라고 불리는 작은 틈을 화학물질이 움직여다님으로써 이루어진다. 신경전달물질(neurotransmitters)이라 불리는 이 화학물질들은 시냅스 전 말단에 있는 하나의 뉴런으로부터 나온다. 이 후 신경전달물질들은 수용기라 불리는 특화된 곳에서 다음 뉴런에 의해 받아들여질 수도 있는 synapse(시냅스)를 지나게된다. 세포 내 수용영역의 활성화 다음의 활동은 탈분극(흥분시냅스이후전위) 혹은 과다분극(억제시냅스이후전위)일 수 있다. 탈분극은 action potential(활동전위)를 더 활발하게 일어나게 할 가능성이 높고 과다분극은 그것을 덜 일어나게 하기 쉽다.

신경전달물질의 발견

1921년, 오스트레일리아의 과학자 오토 뤠이(Otto Loewi)는 첫번째 신경전달물질을 발견했다. 그림2 그는 꿈속에서 실험을 했는데, 개구리 심장 두 개를 사용했다. 심장 하나(심장#1)는 여전히 미주 신경에 연결되어있었다. 심장 #1은 소금기로 가득찬 심실에 놓여있었다. 이 심실은 두번째 심장 #2이 들어있는 제2의 심실에 연결되어져있었다. 그래서 심실 #1의 액체가 심실 #2로 들어가는 것이 가능했다. 심장 #1에 부착된 미주 신경의 전기성 자극은 심장 #1의 활동을 느리게 했다. 뤠이는 또한 시간이 지체된 후 심장 #2 역시 활동이 늦어진 것을 목격했다. 이 실험으로부터 로웨이는 미주 신경의 전기성 자극이 화학물질을 심실 #2로 흘러들어 가게 된 심실 #1의 용액을 내보냈다고 하는 가설을 내렸다. 그는 이 화학물질을 “바거스토프(Vagusstoff)“라고 불렀다. 우리는 현재 이 화학물질을 아세틸콜린(acetylcholine)이라고 불리는 신경전달물질로 알고 있다.

Otto Loewi의 실험

**신경전달물질 규준**

신경과학자들은 실제로 화학물질이 신경전달물질이라는 것을 입증하기 위해 몇가지 지침 즉 규준을 세웠다. 사실상 여러분이 들어온 신경전달물질의 모두가 이러한 규준사항과 전부 부합되는 것은 아닐 수도 있다.

 

|화학물질은 뉴런안에서 발견된다.|

 

|화학물질이 내보내질 때, 그것은 시냅스 뒷편 수용기에서 작용하게 되며 생물학적인 효과를 유발한다. |

 

|만약 화학물질이 시냅스 뒷편 세포막에 닿게 되면, 그것은 뉴런에 의해 내보내어졌을 때와 동일한 효과를 낼 수 있다. |

신경전달물질 유형

신경전달물질과 유사한 작용을 갖는 많은 유형의 화학물질들이 있다. 그것들 중 일부가 아래의 항목에 제시되어 있다.

저분자 신경전달물질

Acetylcholine (ACh)	Dopamine (DA)	Norepinephrine (NE)
Serotonin (5-HT)	Histamine	Epinephrine

아미노산

Gamma-aminobutyric acid (GABA)	Glycine	Glutamate
Aspartate

신경자극성 펩티드 - 일부 항목!

bradykinin	beta-endorphin	bombesin	calcitonin
cholecystokinin	enkephalin	dynorphin	insulin
gastrin	substance P	neurotensin	glucagon
secretin	somatostatin	motilin	vasopressin
oxytocin	prolactin	thyrotropin	angiotensin II
sleep peptides	galanin	neuropeptide Y	thyrotropin-releasing hormone
gonadotropnin-releasing hormone	growth hormone-releasing hormone	luteinizing hormone	vasoactive intestinal peptide

가용성 기체

Nitric Oxide (NO)

Carbon Monoxide

신경전달물질의 합성

아세틸콜린은 중추신경계와 말초신경계 양쪽 모두에서 발견된다. 콜린은 뉴런에 의해 받아들여진다. 콜린 아세틸[기]전달효소라 불리는 효소가 있을 때, 콜린은 아세틸콜린을 만들어내기 위해 아세틸 보조 효소 A(CoA)와 결합한다.

도파민, 노르에피네프린 그리고 에피네프린은 “카테콜라민(catecholamines)“이라고 불리는 신경전달물질 군에 속한다. 노르에피네프린은 “노르아드레날린(noradrenalin)“이라고도 불리며, 에피네프린은 “아드레날린(adrenalin)“이라고도 불린다. 각각의 이러한 신경전달물질들은 각기 다른 효소에 의해 단계별로 만들어진다.

신경전달물질의 이동과 전달

신경전달물질은 뉴런의 세포체에서 만들어진 다음, 축색돌기와 축색돌기 종말까지 보내어진다. 신경전달물질의 분자들은 소낭이라고 불리는 작은 “패키지”에 저장된다(오른쪽 그림 참조). 신경전달물질은 소낭들이 축색돌기 종말의 세포막과 융합할 때 축색돌기 종말로부터 내보내어지는데 이때 신경전달물질이 시냅스 틈새에 흘러들어간다.

다른 신경전달물질과 달리, nitric oxide (NO)(산화질소)는 시냅스 소낭에 저장되어있지 않다. 산화질소는 반면, 만들어진 이후 얼마되지 않아 방출되며 뉴런 바깥으로 분산된다. 그 다음 산화질소는 또다른 세포에 들어가서 그 안에서 “제 2 전령(second messengers)“의 생성을 위한 효소를 활성화시킨다.

수용기 결합

신경전달물질은 그것들을 인지하는 시냅스 뒷편 세포막의 특정 수용기와만 결합할 것이다.

신경전달물질의 비활성화

신경전달물질의 활동은 네가지 다른 메커니즘에 의해 중단되어질 수 있다:

1. Diffusion(발산): 신경전달물질은 시냅스 틈새를 벗어나 그것이 수용기에서 더이상 활동할 수 없는 곳으로 사라진다.

 

2. 효소의 불활성화(Enzymatic degradation: deactivation): 특정 효소는 신경전달물질의 구조를 변화시켜서 신경전달물질이 수용기에의해 인식되지 못한다. 예를 들어, 아세틸콜린에스테라아제(acetylcholinesterase)는 아세틸콜린(acetylcholine)을 콜린(choline)과 아세테이트(acetate)로 분해시키는 효소이다.|

3. Glial cells(신경교 세포): 성상세포(axon)는 신경전달물질을 시냅스 틈에서부터 제거한다.| Glial Cells(신경교 세포)

4. 재흡수(Reuptake): 신경전달물질 분자 전체는 그것을 방출한 축색돌기 종말로 다시 흡수된다. 이것은 노르에피네프린, 도파민 그리고 세로토닌의 활동이 멈추는 흔한 방식이다…이러한 신경전달물질들은 그것들이 수용기에 결합될 수 없도록 시냅스 틈에서 제거되어진다.|

알고 계셨나요?

유명한 심장 실험의 아이디어는 오토 뤠이(Otto Loewi)가 잠을 자던 중 찾아왔다. 뤠이의 말을 인용하자면: “1921년 부활절 토요일 밤, 나는 잠에서 깼어요. 등을 켜고 쪽지에 몇 자를 급히 써내려갔죠. 그리고 나서 다시 잠이 들었어요. 아침 6시가 되어서야 밤 동안에 가장 중요한 무언가를 내가 썼었다는 사실이 생각이 났죠. 하지만, 급하게 쓴 그것을 알아낼 길이 없었어요. 다음 날인 일요일, 바로 그날이 제 과학적 인생에 있어서 가장 절박한 날이었죠. 그렇지만 다음 날 새벽 3시에 다시 잠에서 깨어나 나는 갈겨 쓴 그것이 무엇인지를 기억해 냈어요. 이번에는 어떤 실수도 하지 않고 즉시 일어나 실험실로 향했어요. 그리고는 앞서 말한 개구리의 심장에 관한 실험을 했죠. 그리고 5시에 신경 자극의 화학적 전달은 마침내 입증되었습니다.” — Loewi, O 로부터 인용. |

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yustina15 노지원 번역. 배정옥 리뷰.

 

청소년을 위한 신경과학 (tistory.com)

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