교감신경과 노르아드레날린

 

◆교감신경과 노르아드레날린과 아드레날린수용체

 

카데콜핵이라 불리는 벤젠고리에 수산기가 두 개 붙은 물질에 아민기가 붙은 구조의 화학물질류를 총칭하여 카데콜아민(Catecholamine)이라 한다. 도파민, 노르아드레날린, 아드레날린 등이 이에 해당한다.

 

노르아드레날린은 교감신경 말초에서 방출되어 정보전달 역할을 하고, 아드레날린은 부신피질에서 교감신경 자극으로 방출된다. 도파민은 중추신경계에서 전달물질 역할을 하고, 말초에서는 노르아드레날린의 전구체가 된다. 노르아드레날린은 분자식이 C8H11NO3 이고, 다 . 분자구조가 매우 유사한 아드레날린의 분자식은 C9H13NO3이다.

 

노르아드레날린은 티로신 -> 도파 -> 도파민 -> 노르아드레날린의 순서로 합성된다. 노르아드레날린은 시냅스 전에서 시냅스 소포에 저장되어 있지만, 교감신경 자극이 전도되어 오면 세포 밖으로 방출되어 시냅스 후 아드레날린 수용체에 도달한다.

 

노르아드레날린은 확산되여 수용체에 도달하기 때문에 남은 노르아드레날린은 세포 밖의 카데콜-O-메틸트랜스페라제(COMT)에 의해 메틸화에 의한 불활성화가 되고, 시냅스 전막에 있는 아민전송기에 의해 회수 · 재이용된다.

 

세포 내로 회수된 노르아드레날린은 그대로 세포질 속에 있으면 모노아민옥시타제(MAO)에 의해 분해되어 버린다. 소포모노아민트랜스포터에 의해 시냅스 소포 속으로 들어가 분해되지 않고 재사용된다.

 

이렇게 교감신경 절후섬유 종말 - 지배하는 기관 사이에서 정보전달을 담당하는 신경전달물질이 노르아드레날린이다. 또한 부신수질을 지배하는 교감신경의 긴장에 의해 호르몬으로서 아드레날린(인체에서는 노르아드레날린이 아니라 아드레날린이 많다)이 혈중으로 방출된다.

 

교감신경의 심장 지배 β1수용체

 

심장 박동수를 제어하는 洞房결절에는 교감신경의 말초가 다수 도달해 있으며, 그곳에는 β1수용체가 분포해 있다. 심장의 수축력을 담당하는 심근(심실근과 심방근)에도 β1수용체가 분포해 있다.

 

β1수용체는 GTP결합 단백질과 결합한 수용체에서 노르아드레날린과 결합하면 그에 이어 일어나는 세포 내 정보전달기구를 거쳐 칼슘이온 채널(Ca2+)를 열게 된다. 그러면 Ca2+가 세포 내로 유입되어 세포를 흥분(탈분극)시키기 때문에 洞房결절은 흥분하기 쉬워져 박동이 빈번해 진다.

 

β1수용체는 상세하게 연구되어 반응과정이 자세히 알려져 있다. 좀 더 자세히 살펴보자. β1리셉터는 아드레날린 등의 작용제에 의해 활성화하면 결합된 G단백에 의해 세포막에 있는 아데닐산 시클라제(Adenylate cyclase)를 활성화시켜 cAMP(cyclic AMP)를 합성케 한다. 이 cAMP는 프로테인키나아제A(protein kinase A)를 활성화시킨다. 프로테인키나제A는 세포막의 칼슘 이온채널을 활성화(칼슘의 유입을 촉진시키는)시키거나 근 소포체라 불리는 세포 내에서 칼슘이온을 모아 두는 저장고의 칼슘 펌프를 활성화시켜 근 소포체에 칼슘 저축기능을 촉진시킨다. 칼슘이온은 근육이 수축될 때 직접 필요한 것이며, 이 일련의 칼슘 캡처에 의해 수축력이 증가한다.

 

교감신경의 혈관평활근 지배 α1수용체, β2수용체

 

혈관의 평활근은 혈관의 수축력을 제어하는 근육이다. 혈관 평활근이 수축되면 혈관이 가늘고 단단해지므로 혈류는 가늘어지고 혈압이 상승하는 경향을 보인다. 반대로 평활근이 느슨해지면, 혈관은 넓어져 부드러워지기 때문에 혈류는 증가하고, 혈압은 저하하는 경향을 갖게 된다.

 

혈관의 평활근에는 부위에 따라 α1수용체와 β2수용체가 존재한다. α1수용체도 β2수용체도 GTP결합 단백질과 결합하는 수용체이지만, α1수용체는 노르아드레날린과 결합하면 이어 일어나는 세포 내 정보전달기구에 의해 세포 내 근 소포체에서 칼슘이온(Ca2+)을 방출시키고, 또한 세포막의 전위의존형 칼슘채널을 여는 것으로 세포 밖으로부터도 칼슘이온을 유입시킨다. 칼슘이온의 증가는 평활근을 수축시킨다.

β2수용체는 노르아드레날린과 결합하면 이어지는 세포 내 정보전달기구에 의해 이러한 작용을 억제하도록 작용한다. 즉, β2수용체는 혈관 평활근을 이완시킨다.

 

보충이지만, β2수용체는 대장 등 소화기 평활근에도 존재하고 있고, 교감신경의 긴장에 의해 평활근을 억제시켜 소화흡수 활동을 저하시킨다.

 

교감신경 활동의 부정적인 피드백 α2수용체

 

α2수용체는 교감신경의 종말과 부교감신경의 종말, 즉 시냅스 전에 존재한다. α2수용체는 GTP결합 단백질과 결합한 수용체에서 노르아드레날린과 결합하면 이어 일어나는 세포 내 정보전달기구에 의해 칼슘 이온채널(Ca2+)이 열리기 어렵도록 작동한다. 그 결과 세포가 탈분극하기 어려워지고 세포 활동은 억제된다.

 

즉, 교감신경의 말단에서 방출된 노르아드레날린을 받는 것으로, 자신의 노르아드레날린의 방출을 억제하는(네거티브 피트 백) 작용을 한다. 한편 부교감신경의 말초에도 α2수용체가 있기 때문에, 노르아드레날린의 방출이 많아지면 아세틸콜린의 방출을 억제하게 되며, 여기에는 ‘정’의 피드백이 작동되는 셈이다.(교감신경 말초의 시냅스 전에는, 무스칼린 수용체(M2수용체)가 있고, 아세틸콜린과 결합하는 것으로 세포를 과분극으로 이끌어, 노르아드레날린의 방출을 억제하는 효과가 있다.)

 

*카테콜아민과 각 아드레날린수용체의 작용 강도 정리

아드레날린, 노르아드레날린, 이소프레테레놀, 도파민 등 카테콜아민은 아드레날린 수용체와 대체로 결합 작용하지만, 그 작용의 강약에는 차이가 있다

 

 

수용체 유형	α1 수용체	α2 수용체	β1 수용체	β2 수용체
지배기의 효과	Ca 2+ 증가 촉진	탈분극을 억제	흥분 (탈분극)	Ca 2+ 증가 억제
작용 부위	혈관 평활근	자율신경 전 시냅스	심장	기관 · 장 · 혈관 평활근
노르 아드레날린 작용	강함	강함	강함	약함
아드레날린 작용	강함	강함	강함	강함
이소프레테네론 작용	작용하지 않음	작용하지 않음	강함	강함