신경전달물질;세로토닌 – Neurotransmitter; Serotonin

도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 세로토닌(serotonin), 히스타민(histamine)은 모노아민(monoamine;한 개의 아미노기를 가진 아민 화합물)에 속하는 물질들입니다. 이런 물질들은 분자 구조가 비슷해서 어떤 약물은 이 모든 물질의 활동에 영향을 줄 수 있습니다. 위의 화학 물질 중 3개(도파민, 노르에피네프린, 에피네프린)는 카테콜아민(catecholamine)으로 따로 분류됩니다. 모노아민에 속하는 화학물질들은 뇌에서 몇 개의 신경 회로를 이룹니다. 이런 뉴런들은 뇌간(brain stem)에 세포체를 두고, 뇌의 곳곳으로 축삭을 내보내는 경우가 많습니다.

세로토닌-Serotonin

세로토닌은 5-HT(5-hydroxytryptamine)이라고도 합니다. 세로토닌은 많은 주목을 받고 있는 신경전달물질인데요, 실제 기작은 복잡하지만, 주로 감정(mood)조절, 예를 들어 식사, 수면, 각성, 고통 조절, 꿈 등에 관련된 일을 합니다. 행복을 느끼는 데에 관여한다고도 합니다.

세로토닌은 아미노산인 트립토판(tryptophan)에서 합성됩니다. 효소인 tryptophan hydroxylase가 -OH를 트립토판에 붙여서 중간물질인 5-HTP(5-hydroxytryptophan)가 생성됩니다. 그 후 또 다른 효소 5-HTP decarboxylase가 5-HTP에서 -COOH를 떼어냄으로서 5-HT,즉 세로토닌을 완성합니다. 이렇게 세로토닌이 합성되기 때문에, tryptophan hydroxylase의 작용을 억제하는 약물인 PCPA(p-chlorophenylalanine)는 세로토닌의 길항제로 작용할 수 있습니다.

노르에피네프린처럼, 세로토닌도 축삭 말단보다 축삭 정맥류(axonal varicosity)에서 많이 분비됩니다.  세로토닌을 쓰는 뉴런들의 세포체의 대부분은 중뇌(midbrain)의 솔기핵(raphe nuclei), 뇌교(pons), 연수(medulla)에 9개의 군집을 이루고 있습니다. 그 중 두 곳인 등쪽 솔기핵(dorsal raphe nuclei)과 내측 솔기핵(medial raphe nuclei)이 중요합니다. 두 곳의  솔기핵 모두 대뇌 피질(cerebral cortex)로 나가는 축색을 가지고 있습니다. 게다가 등쪽 솔기핵의 몇몇 뉴런들은 기저핵(basal gangila)과 연결되어 있고, 내측 솔기핵의 몇몇 뉴런들은 치상회(dentate gyrus)와 연결되어 있습니다.

세로토닌성 시스템

세로토닌 수용체의 종류는 다양한데, 지금까지 밝혀진 것만 5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT1D, 5-HT1E, 5-HT1F, 5-HT2A, 5-HT2B, 5-HT2C, 5-HT3으로 적어도 9종류는 있습니다. 이 중에서 5-HT1B, 5-HT1D 수용체는 시냅스 전 뉴런의 자가수용체(autoreceptor)입니다. 등쪽 솔기핵과 내측 솔기핵의 뉴런에서는 5-HT1A수용체가 수상돌기(dendrites)와 세포체(soma)에 있으며, 역시 자가수용체로서 작용합니다.
세로토닌 수용체는 5-HT3를 제외하고 전부 대사성 수용체입니다. 5-HT3는 이온성 수용체로, Cl-채널을 조절합니다. 즉, 5-HT3 수용체는 시냅스 후 뉴런의 발화를 억제합니다. 이런 수용체는 주로 메스꺼움(nausea)이나 구토(vomiting)를 유발하는 것으로 생각됩니다. 5-HT3를 억제하는 물질이 메스꺼움이나 구토 증상을 완화시키는 데에 효과가 있다는 것이 알려져 있기 때문입니다.

세로토닌의 행복을 느끼게 하는 작용 때문에, 세로토닌의 재흡수를 억제하는 약물들은 우울증이나 몇몇 불안장애(anxiety disorder), 강박증(obsessive-compulsive disorder)등을 치료하는데에 쓰입니다. Prozac이란 약으로 잘 알려진 물질인 플루옥세틴(fluoxetine)이 대표적인 세로토닌 재흡수 억제제입니다. 한편, 펜플루라민(fenfluramine)이란 약물은 세로토닌의 분비를 촉진시키고, 재흡수를 억제하기도 합니다. 식욕을 억제하는 작용을 하기 때문에 비만 치료제로 주로 쓰입니다.

몇몇 환각제들도 세로토닌과 관련이 있습니다. 환각제로 유명한 LSD(lysergic acid diethylamide)는 시각 정보를 왜곡시키는데, 매우 적은 양으로도 효과를 볼 수 있습니다. LSD는 전뇌(forebrain)의 시냅스 후 5-HT2A수용체에 직접 결합하여 이런 효과를 냅니다. 환각제의 한 종류인 엑스터시(ecstasy) 로 더 잘 알려진 MDMA (MethyleneDioxyMethAmphetamine)는 노르에피네프린과 세로토닌의 작용제(agonist)로, 흥분성 작용을 하면서 동시에 환각제의 역할을 합니다. 행복감을 주고, 친밀감을 느끼게 하고, 불안을 잠재우는 작용을 하는 MDMA는 의료용으로 사용하기도 합니다. 하지만 MDMA는 뉴런들을 손상시키고, 인지 장애를 일으킬 수 있습니다.

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