VII. 신경 전달 물질



무게가 평균 1300g으로 몸무게의 2%,펼치면 2300cm2로 신문지 한장 정도의 적은 표면적을 가지고 있지만 우리 몸의 산소 소모량과 혈류량은 10배인 20%를 차기하고 있는 이 중요한 구조가 인간존재의 본질을 표현하고 있다.뇌의 극히 작은 부분, 단 몇 mm정도라도 손상된다면 인생이 영원히 바뀌어 버릴 수도 있으며 뇌의 기능이 심하게 손상된 인간은 식물과 같이 사고와 운동을 할 수 없기 때문에 식물인간으로 불리워지며, 인간 생명 존재 가치가 근본적으로 의심을 받게 된다. 이렇게 놀라운 해부학적 존재를 이루고 있는 뇌에 대하여 인류역사가 시작된 이래로 인간은 뇌의 신비를 밝히기 위해서 끊임없는 노럭을 지속햐여 왓다.

우리가 아부리 복잡한 정보체계를 상상한다 해도, 수박억~수천억 개에 이르는 무수한 신경세포가 거미줄처럼 서로 다른 수천 개의 신경세포와 연결되어 교신을 하고 있는 뇌의 복잡성에는 따라가지 못할 것이다.

한 개의 신경세포는 수천 개의 신경세포와 교신을 주고받고 있는데, 이러한 교신을 담당하고 있는 본체가 바로 화학물질인 신경전달물질(neurotransmitter) 라는 사실이 밝혀진 것이 금세기에 이루어진 가장 획기적인 발견 중의 하나이다. 20세기 초까지만 하더라도 신경세포와 신경세포 사이에는 세포질이 서로 전기줄처럼 연결되어 흥분이 전도되는 것으로 생각하였다. 그러나, 현미경으로 자세히 관찰한 결과 신경세포 사이에는 항상 일정한 간격(틈)이 존재한다는 사실이 밝혀졌으며, 이러한 간격을 뛰어넘어서 흥분이 전달되기 위해서는 어떤 매개물질(메신저)의 존재가 필요하다는 자연적인 추론이 나오게 되었다.

1921년 오토뢰비 박사는 미주신경이 붙어 있는 개구리 심장과 미주신경을 제거한 개구리 심장을 준비하여 각각 링거액에 담그고 서로 링거액을 통하게 연결시켰다. 첫번재 심장에 붙어 있는 미주신경을 자극하였을 때 심장의 박동이 느려졌으며 , 미주신경이 없는 두번째 심장의 박동도 느려졌다. 즉, 첫 번재 심장에 붙어있는 미주신경응鱁 자극하였을 때 이 신경의 말단에서 어떤 화학물질이 유리되어져 나와 링거액을 통해 신경이 없는 두번재 심장에 직접 영향을 미친다는 사실을 밝힘으로써 신경전달물질의 존재를 처음으로 증명하였으며 이 신경전달물질을 미주신경물질로 명명하였다. 이후 이 물질은 아세틸콜린임이 밝혀졌으며 현재까지 뇌에는 40여 종류가 넘는 신경전달물질이 발견되고 있다.

우리는 흔히 이 세계를 눈에 보이는 물질세계와 보이지 않는 정신세계로 나누고 있다. 정신세계를 움직이고 조절하는 것도 물질로 이루어진 화학적 신경전달물질에 의해서 행해지고 있다는 것은 많은 것을 시사해 주고 있다. 현재 복잡한 정신세계, 마음의 세계를 눈에 보이는 과학적 개념으로 모두 설명할 수는 없지만 과학이 발달해 감에 따라 현재 보이지 않는 세계, 추상적인 세계도 구체적인 현실세계로 볼 수 있을 것이다. 눈에 보이는 세계와 보이지

않는 세계의 정이가 과학적으로 상당히 애매해지고 있는 것이 사실이다. 과거에 존재를 볼 수 없었던 많은 것들이 현재 그 존재를 인정받고 있다. 정신분열병, 우울병, 신경증, 파킨슨병, 무도병, 간질, 자폐증, 수면장애 등과 같은 중요한 신경정신계 질환이 특정 신경전달물질계의 기능과다 및 기능감소로 생긴다는 사실이 밝혀지고 있다. 뿐만 아니라 현재 큰 사회적 문제를 야기하고 있는 히로뽕, 코카인, 라이서 진산 다이에틸아마이드(LSD) 같은 환각제도 신경전달물질계에 영향을 미침으로써 환각 및 행동의 이상을 보인다고 생각하고 있다. 즉, 뇌의 모든 기능은많은 종류의 신경전달 물질에 의해서 이루어 진다.

다시 말해서 인간을 인간답게 만들며, 인간활동의 최고 주체이며, 인류문화 창조의 근원을 형성케 했던 중심이 신경전달물질이라고 말해도 과언이 아니다. 중요한 역사적 사건의 주체들, 인류에 큰 타격을 주었던 전쟁을 일으킨 사람들의 생각과 사상, 행동을 이해하기 위해서는 이들의 신경전달물질계가 어떻게 다른가 하는 연구가 필수적일 것이다.










고도의 정신기능, 감정, 운동 및 감각기능을 하기 위하여 얼마나 많은 신경전달물질이 뇌에 존재하는지 아무도 모르고 있다. 앞으로 과학이 발달함에 따라 서로 다른 기능을 하고 있는 많은 신경전달물질들이 끊임없이 발견될 것이며 이 신경전달물질계의 특성을 밝힘으로써 인간 정체의 본질이 규명될 수 있을 것이다.

흥분전달은 전달물질이라고 하는 화학물질에 의해서 이루어지고 있다. 말초조직에 작용하고 있는 많은 호르몬도 뇌 신경에 존재하며 이 호르몬도 뇌에서는 신경전달물질로서 작용하고 있다. 신경전달물질에 의해 정보전달이 이루어지고 있는 신경세포와 신경의 접합부위를 '시냅스'라고 부르며 이 시냅스는 전기줄처럼 이어져 있는 것이아니라 일정 간격을 가지고 있다. 즉, 이 시냅스 간격을 뛰어 넘는 정보를 전달해 주는 메신저 물질이 '신경전달물질'인 것이다.

신경전달 물질(호르몬 포함)은 신경섬유 말단부의 조그마한 주머니인 소포체에 저장되어 있다가 신경 정보가 전기적 신호로 신경 섬유막을 통해 말단부로 전파되어오면 이조그마한 주머니가 신경 세포막과 접합한 후 터져서 신경전달물질이 시냅스 간격에 유리된다.유리된 전달물질은 2만분의 1mm 정도되는 짧은 간격에 흘러서 다음 신경세포막에 도달되며 세포학에 있는 특수한 구조와 결합하므로써 흐운이 전달된다. 이특수한 구조는 정보를 받아들이는 물질이라는 의미에서 수용체(RECEPTOR)라 부르고 단백질로 구성되어 있다. 즉, 신경 전달물질은 일종의 열쇠이며 이를 받아들이는 수용체는 열쇠 구멍에 해당되기 때문에 전달물질이라고 하는 열쇠가 수용체라고 하는 열쇠구멍에 맞게 결합하므로써 다음 신경 세포막에 있는 대문이 열려 정보가 전달될 수 있는 것이다. 신경전달물질은 각자 특유의 수용체 분자하고만 결합하여 특정 정보 전달을 한다. 즉, 신경 정보를 가지고 있는 전달 물질이라고 하는 화학분자와 그 정보를 받아들이는 수용체라고 하는 특수 단백질 분자의 상호 결합으로 고도의 정신기능에서부터 행동 감정에 이르기까지 모든 것이 결정되는 것이다. 유리 신경전달물질이 신경세포막에 있는 수용체 단백질과 결합하면 수용체 분자 옆에 있는 이온통로(이온채널)가 활성화되어 나트륨(Na+), 칼슘(Ca++)과 같은 양이온, 염소이온(Cl-)과 같은 음이온의 세포내로의 이동이 증가된다. 평상시 세포내에는 -60∼-90mV의 음전하를 띠고 있으나 양이온 이동의 증가로 양전하를 띠게 되면 신경세포는 흥분 발사를 하게 된다. 이때 염소이온과 같은 음이온이 세포내로 들어오게되면 세포내의 음전하는 더욱 커지게 되어 신경세포의 흥분은 억제되는 것이다.

신경세포를 흥분시키는 전달물질로는 글루탐산(glutamic acid)이, 억제 시키는 전달물질로는 가바(GABA: r-aminobutylic acid)가 대표적이다.

신경전달물질이 적절히 유리된다고 하더라도 이와 결합되는 수용체가 적절한 기능을 하지 못하면 신경정보는 효율적으로 전달되지 못한다. 이런 의미에서 전달물질과 수용체는 뇌에서 활동하는 남녀주역인 것이다. 어떤 이유로 전달물질의 유리가 적어지면 수용체수는 증가되며 반대로 유리가 너무 많아지면 수용체수는 줄어들어 우리 뇌의 기능이 일정하게 항상성을 유지하게 되는 것이다.

이러한 항상성이 깨어질 때 여러 가지 신경정신 질환이 발생된다. 대표적인 예를 들면 도파민 신경전달 물질이 유리되어져 나오는 신경세포가 망가지면, 수용체는 정상이나 수용체와 결합하는 도파민 전달물질이 없기 때문에 도파민이 매개하는 운동기능이 상실됨으로써 '파킨슨병'이 생기고 반대로 도파민 수용체가 과도한 활동을 하면 '정신분열병'이 생기는 것으로 생각하고 있다. 따라서 파킨스병을 치료하는 방법은 도파민 신경전달물질의 합성을 증가시키는 약제를 사용하는 것이며, 정신분열병을 치료하는 방법은 도파민 수용체의 기능을 차단하는 약물을 사용하는 것이다. 앞으로 뇌의 두주역인 신경 전달물질과 수용체의 특성에관한 연구가 과학의 첨단연구가 될 것이며, 이 두주역의 정체 해명으로 인간 정신의 해명, 나아가 생명의 수수께기를 풀 수 있는 거보를 내딛게 될 것이다.