신경과학 - 신경생물학4 : 시냅스

신경전달물질(neurotransmitter)

   신경전달물질은 신경세포의 시냅스 소포체에서 분비되는 신호 물질로 정상 연접전달의 생리적 효과를 일으키고,  연접전 신경이 전달을 일으키는 효소(아세틸콜린, 뉴로펩티드, 모노아민 등)를 가지고 신경흥분에 의해 유리되어 연접후 세포에 영향을 주게 된다. 그리고 일부 화학적 전령은 신경세포의 복합반응을 일으켜 조절한다고 하고 이 전령을 신경조절물질이라 한다. 일반적으로 전달물질은 이온통로에 영향을 주지만, 조절물질은 가끔 2차 전령계를 통해 신경세포의 생화학적 변화를 일으킨다. 그리고 전달물질과 조절물질은 구별이 어렵고 각각 물질의 분비장소도 다르지만, 동시에 유리되는 경우도 있고 기능도 차이가 있다. 또한 전달물질과 조절물질은 여러 가지로 분류되고 그 작용기전도 각각 차이가 있다.

 

시냅스의 분자기전

시냅스의 기본 분자기전(Basic molecular mechanism of synapse)

   시냅스에서 일어나는 일련의 기본적인 분자기전을 관찰하면 몇 단계의 순서로 나누어 볼 수 있다.

   ①축삭이동(axonal transport)

   세포체 A에서 합성된 단백질은 축삭이동으로 말단에 이동된다. 이동은 급속(rapid) 및 저속(slow) 성분(component)이 있으며, 급속성분은 전진(anterograde) 및 역행(retrograde)성으로 구분된다. 그리고 급속이동에서 이동되는 물질은 소포, 막성 소기관(membranous organelle), 신경전달물질(neutotransmitter), 효소, glycoprotein, lysosome, 소립체, 성장요소(growth factor) 등이며, 저속이동에서는 생체구조 세포체질(cytoskeletal)과 효소 등이다. 그리하여 일부 전달 물질은 급속 성분의 전진이동으로 말초에 전달된다.

 

   ②연접전종말의 대사성 기관(metabolic machinery)

   전달물질 및 조절물질의 생합성(biosynthesis), 전달물질, 조절물질과 소포의 축삭이동(transport), 전달물질, 조절물질 및 소포의 저장(storage), 그리고 막단백질(membrane protein)의 삽입(insertion) 및 종말요소의 집합(assembly)이 이루어지며, 이런 작용은 흥분전달 후 연접후종말(postsynaptic terminal)에서도 이루어진다.

 

   ③전달물질의 연접전에서의 유리(presynaptic release)

   연접전세포에서 전해질(Na+ 및 K+)의 이동과 연접전막의 탈분극(depolarization)이 일어나고 이로 인한 전달물질의 급속한 유리는 직접 유도되거나, 중간 2차 전령(intermediary second messenger)을 통해 간접으로 유도되는, 연접전 Ca++ 유입(influx)을 일으키며, 소포(priming), 소포융합(fusion)과 전달물질의 유리(release)가 이루어진다. 전달물질이 세포질에서도 유리된다

 

   ④신경흥분전파후 연접전 회복(presynaptic restitution)

   신경흥분의 전파 후, 전달물질 유리는 연접종말을 회복하는 기전을 활성화한다. 경우에 따라 전달물질의 재흡수(transmitter reuptake), 그리고 막 재순환(membrane recycling)이 일어난다.

 

   ⑤흥분 전달시 연접열 기전(presynaptic modulation)

   유리과정은 전달조절물질에 의해 조절되며, 막통로에 직접 또는 세포 내 2차 전령을 통해 간접으로 일어난다. 또한 가가수용기(autoreceptor)에 유리된 전달물질의 작용에 의해서도 조절된다.

 

   ⑥연접열 기전(synaptic cleft mechanism)

   전달물질이 연립전종말에서 유리되어 열을 거쳐 빠르게 확산하여 수용기에 작용한다. 확산(diffusion)은 연접열 세포외기질(cleft extracellular matrix)에 의해 조절된다. 전달물질 작용은 확산으로 끝나며, 어떤 경우에는 가수분해(hydrosis) 또는 재흡수(reuptake)로 끝난다.

 

   ⑧연립후 수용기(postsynaptic receptors)

   전달물질은 연접후막(postsynaptic membrane)의 통로단백질(channel protein)에 직접 작용하여 연접후 전도변화(conductance change)와 그 결과로 생긴 연접후 전압반응(consequent postsynaptic potential response)을 일으킨다. 이것은 신경근접합에서의 주된 기본 기전이다.

   그외 전달물질은 2차 전령계(second messenger system)에 연결된 수용기에 결합한다. 그리하여 이 물질은 직접 또는 키나아제(kinase)나 다른 효소를 통해 간접으로, 막 통로에 작용한다. 이 효소들은 역시 운동성, 성장 및 대사에 관계하는 신경세포의 분자기관에 여러 효과를 가지고 있다.

 

   ⑧연접후 조절(postsynaptic modulation)

   연접후 부위는 몇 가지 방법으로 조절된다. 첫째, 연접전종말에서 유리되는 펩타이드(peptide)는 연접수용기에 결합하여 neurotransmitter ligand와의 결합에 영향을 준다. 둘째, 다른 부위(주위종말, blood-borne,  호르몬 등)에서 기시한 신경작용물질(neuroactive substance)은 막통로와 결합 또는 2차 전령 수용기에 결합한다. 셋째, 펩타이드는 protein kinase와 다른 효소 또는 연접후 과정에 작용한다.