콜린성 시스템 – Colinergic System

  콜린성 시스템은 아세틸콜린(ACh)을 신경전달물질로 사용합니다. 아세틸콜린(Acetylcholine)은 신경근육연접(neuromuscular junction)에서 흔히 볼 수 있는 신경전달물질입니다. 뇌에서는 2가지의 콜린성 확산조절시스템이 있습니다. 그 중 하나는 기저전뇌복합체(Basal Forebrain Complex)입니다. 콜린성 뉴런의 세포체는 기저전뇌핵(Basal forebrain nucleus), 특히 마이너르트 기저핵(Basal nucleus of Meynert)에 위치합니다. 그리고, 해마(Hippocampus)로 투사되는 중격핵(Medial septal nuclei)에도 세포체가 분포합니다.  마이너르트 기저핵에서 아세틸콜린은  피질영역의 거의 모든 영역으로 퍼져나가기 때문에 신경과 정신기능의 전반적인 면에 영향을 미칩니다.

기저전뇌복합체(Basal forebrain complex)에 있는  세포들의 기능은 대부분 밝혀지지 않았습니다. 그러나 이 부분의 세포들이 알츠하이머병(Alzheimer’s disease)의 진행과정에서 가장 먼저 죽는 세포라는 것이 밝혀지면서 주목받고 있습니다. 알츠하이며병은 인지기능을 점차 잃어가는 병입니다. 그러나 알츠하이며병이 꽤 넓은 지역에 걸친 뉴런의 죽음을 동반하기 때문에 콜린성 뉴런들과 알츠하이머병의 특별한 관계는 아직 정립되지 않았습니다. 노르아드레날린 시스템(Noradrenergic system)이나 세로토닌 시스템(Serotonergic system)처럼, 콜린성 시스템은 수면에 전반적인 영향을 미치며, 기저전뇌복합체는 또한 기억의 형성이나 학습에 있어서 중요한 역할을 하는 것으로 생각됩니다.

두 번째 시스템은 pontomesencephalotegmental complex 입니다. 뇌교(Pons)와 중뇌덮개(midbrain tegmentum)에 아세틸콜린을 쓰는 뉴런들이 분포합니다. 이 부분의 뉴런들은 주로 배측시상(Dorsal thalamus)에 영향을 미치며 세로토닌 시스템이나 노르아드레날린 시스템과 함께 감각중계핵(Sensory relay nuclei)를 조절합니다. 이 부분의 세포들은 또한 종뇌(telencephalon)로 퍼져나가서 뇌간과 기저전뇌핵 사이에 콜린성 연결(cholinergic link)을 만듭니다.

콜린성 시스템

아세틸콜린 수용기에는 이온성 수용기와 대사성 수용기가 있습니다. 이 둘은 각각 다른 약물에 의해서 활성화되기 때문에 구분됩니다. 이온성 수용기는 니코틴(Nicotine)에 의해서 활성화되기 때문에 ‘니코틴성 수용기'(Nicotinic receptor) 라고도 합니다. 대사성 수용기는 독버섯인 광대버섯에서 추출되는 무스카린(Muscarine)에 의해 활성화되기 때문에 무스카린성 수용기(Muscarinic receptor)라고 합니다.

이번에는 콜린성 시스템의 기능에 대해 살펴보도록 합시다.
먼저 ACh는 피질의 활성화에 중요한 역할을 합니다. ACh 농도는 뇌의 활동이 저하되는 마취상태/수면상태에서 낮아지고, 발작을 유도했을 때 높아집니다. 그렇기 때문에 REM수면과 연관됩니다. REM수면 때 정신활동이 증가되고, 꿈을 꾸게 됩니다.

ACh는 주의 집중에도 영향을 미칩니다. 이는 피질의 전반적인 활성에 관련있는 ACh에게는 당연한 것입니다. 콜린성 활동은 긴 시간동안 주의력을 지속시키는 데에 필요합니다. ACh가 결핍된 동물은 어떤 단순한 과제가 주어졌을 때 초기 집중에는 별 문제가 없었지만 그 일을 계속 해야 하는 경우에 주의력이 심각하게 떨어집니다. 그래서 아세틸콜린 수용기를 자극하는 니코틴의 경우 장기간 과제의 수행 능력을 향상시키기도 합니다. 니코틴과 아세틸콜린의 분해를 막는 약물인 타크린(Tacrine)의 투여는 주의를 지속해야 하는 과제수행에 도움이 된다고 합니다.

ACh 는 특정 자극은 받아들이고 다른 자극은 무시하는 선택 주의(Selective Attention)과도 연관이 있습니다. ACh는 뉴런을 활성화시키는 특정 자극에 대해서는 정확하게 발화하게 하고, 그렇지 않은 자극이 왔을 때는 발화를 억제합니다. 그래서 콜린성 효능제는 중요한 정보에 대한 집중력을 향상시켜 줍니다. 이때문에  흡연자들이 담배가 중요한 정보에 주의를 기울이게 되고, 잡생각을 줄여준다고 이야기한다고 합니다.

ACh는 또한 기억에도 관련이 있다고 합니다. 무스카린성 수용기를 차단하는 스코폴라민(scopolamine)의 경우 학습장애를 유발한다고 합니다. 이 경우 ACh의 분해를 막는 피소스티그민(Physostigmine)에 의해 완화될 수 있습니다. 반대로, ACh의 효능제인 아레콜린(arecoline) 등을 주입했을 때 학습능력의 향상을 확인했다고 합니다.

최근 연구에 따르면 ACh는 주의와 기억 모두에 영향을 준다고 합니다. ACh가 필요한 정보를 선택하는, 즉 주의와 기억에 모두 필요한, 작용을 하기 때문입니다.

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