Acetylcholine
1. 개요
C7H16NO2+
자율신경계의 가장 중요한 신경전달물질.
2. 생물학적 특징
주요 기능은 다음과 같다.1. 부교감신경을 자극.
2. 혈압을 낮춤.
3. 맥박을 감소시킴.
4. 타액(침)의 생산을 촉진하여 소화기능을 향상.
5. 동공을 축소시킴.
6. 운동신경에서 골격근을 흥분시킴.
7. 땀을 나게 만듦.
위의 이유 때문에 부교감 신경에서 두 개의 시냅스에 연속적으로 아세틸콜린이 전달된다. 하지만 교감신경에서는 아세틸콜린을 전달하다가 두 번째 뉴런에 시냅스를 통해 노르에피네프린(아드레날린)을 보낸다. 이들은 콜린성 신경세포(cholinergic neuron)인 시냅스 전 뉴런의 축삭돌기 말단에 있는 시냅스 소포에서 분비되어서 시냅스 틈을 통과하고, 그 이후에는 시냅스 후 뉴런에 결합해 신경 신호를 전달하는 신경전달물질이다. 아세틸콜린의 수용체(receptor)는 크게 니코틴성 수용체(nicotinic receptor)와 무스카린[1]성 수용체(muscarinic receptor)로 나뉘며, 각 수용체도 여러가지 아형이 있다.
시냅스 틈으로 분비된 아세틸콜린은 아세틸콜린 에스터 가수분해 효소(Acetylcholinesterase[2])에 의해 아세트산과 콜린으로 분해되며, 분해된 콜린은 재흡수 후 아세틸 CoA(Acetyl-CoA)와 결합하여 아세틸콜린이 된다. 심장 조직에서 '아세틸콜린을 통한 신경 전달'은 저해 작용을 하여 심박수를 낮춘다. 반대로 골격근에서 아세틸콜린은 흥분성 신경전달물질로 작용한다.
신경전달에 관여하는 만큼 아세틸콜린의 작용이 억제되면 '신경마비'가 찾아온다.[3] 그러한 작용을 하는 유명한 독가스가 바로 사린가스.[4] 신경마비 뿐만 아니라 입 안의 갈증, 메스꺼움, 배뇨 곤란, 변비, 눈의 건조, 안압 상승 등이 나타날 수 있다.
보툴리누스균이 이와 관련 있다. 보툴리누스균에서 생성된 독소(보툴리눔 톡신)가 아세틸콜린의 분비를 막아버려 근육이 수축하지 못하게 한다. 따라서 근육이 이완 상태로 유지되는데, 이게 심해지면 호흡이나 심장 박동에 필요한 근 수축도 하지 못해 사망에 이른다.
아세틸콜린 신경계의 기능 저하로 일어나는 알츠하이머(Alzheimer)성 치매에 대해 아세틸콜린 가수분해 효소 억제자(Acetylcholinesterase inhibitor)인 네오스티그민(Neostigmine)계열 약물을 사용한다. 콜린(choline)을 평생 충분히 섭취하면 알츠하이머병을 예방할 수 있다.
위장에 연결된 부교감신경(미주신경)이 과다하게 흥분하면 아세틸콜린과 히스타민이 지나치게 많이 나오고,[5] 이런 신경전달물질들이 전정기관을 자극하면 연수의 구토중추를 자극해서 멀미가 난다. 링크
3. 수용체
아세틸콜린 수용체로는 무스카린 수용체(muscarinic receptor)와 니코틴 수용체(nicotinic receptor)가 있다. 무스카린(muscarine)과 니코틴(nicotine)은 각각 무스카린 수용체와 니코틴 수용체의 작용제이다.3.1. 무스카린수용체
무스카린수용체는 G 단백질 결합 수용체로, 5가지 아형이 있다.- M1 수용체는 자율신경절과 중추신경계에 존재한다. 자율신경절에서 시냅스 후 뉴런을 흥분시키고, 중추신경계를 각성하는 등의 작용을 한다.
- M2 수용체는 심장에 존재한다. 이는 심장 AV 결절의 전도 속도를 늦추고, 수축력을 감소시키는 작용을 한다.
- M3 수용체는 민무늬근의 수축을 유발한다.
- M4 수용체와 M5 수용체는 중추신경계에 존재한다.
3.2. 니코틴수용체
니코틴수용체는 여러 소단위(subunit)으로 구성되어 있으며, 다양한 아형이 존재한다. 대표적인 아형에는 다음이 있다.- Muscle type은 운동신경과 뼈대근육(skeletal muscle) 사이의 신경근육접합부(neuromuscular junction, NMJ)에 위치한다. 이는 근육의 수축을 유발한다.
- Ganglion type은 자율신경절과 부신 속질(adrenal medulla)에 위치한다. 이는 자율신경절에서 신경절 절후 뉴런의 흥분을 유도하고, 부신 속질에서 에피네프린과 노르에피네프린의 분비를 유도한다.
4. 약리학
아세틸콜린과 관련된 약으로는 다음이 있다.- 아세틸콜린을 대사하는 콜린에스터분해효소(acetylcholinesterase)를 억제하는 콜린에스터분해효소 억제제
- 콜린작용제 (cholinergic agonist)
- 콜린길항제 (cholinergic antagonist)
[1] 일부 독버섯에 있는 독. 무스카린은 버섯에서 얻을 수 있는 물질로, 1896년에 광대버섯으로부터 처음 분리되었다. 이 독이 있는 버섯을 먹은지 15~30분 내에 중독 증상이 나타나는데, 침 분비가 증가하고 땀을 많이 흘리며 눈물이 난다. 많이 먹을 경우, 복통, 심한 구토, 설사, 시력 악화, 호흡 저하 등이 나타난다. 중독은 2시간 내에 회복되며, 해독제는 아트로핀이다. 광대버섯에는 소량으로 존재한다. 외대버섯속(Entoloma)이나, 애주름버섯속(Mycena)의 버섯은 먹으면 위험할 정도의 무스카린을 가지고 있으며, 그물버섯속(Boletus), 꽃버섯속(Hygrocybe), 젖버섯속(Lactarius), 무당버섯속(Russula)의 버섯은 해가 별로 없을 만큼의 무스카린을 가지고 있다.[2] 아세틸콜린의 분자 안에 있는 에스터 결합을 가수분해하는 효소이다.[3] 신경마비가 찾아오면 근육의 움직임을 통제할 수 없게 되는데, 숨 쉬는데 쓰이는 근육이 마비가 된다면? 질식사하는 거다.[4] Acetylcholinesterase의 저해제로 작용하여 아세틸콜린(ACh)이 잔류하게 만든다[5] 이 약사에게 물어보세요