아미노산 신경전달물질은 아미노산 또는 그 유도체 구조를 가지며 신경계에서 신호 전달 매개체로 작용하는 물질을 통칭한다. 중추신경계의 주요 흥분성 및 억제성 신경전달을 담당하며, 시냅스 전단에서 합성되어 소포에 저장되었다가 탈분극 자극에 따라 시냅스 틈새로 방출된다. 대표적인 종류와 기능은 다음과 같다.
주요 종류 및 작용
- 글루타민산(Glutamate, Glu): 포유류 중추신경계에서 가장 보편적인 흥분성 신경전달물질이다. 이온통로형 수용체(NMDA, AMPA, 카이네이트 수용체)와 대사형 수용체(mGluR)에 작용하여 신경 세포의 탈분극을 유도한다. 학습, 기억, 시냅스 가소성 등의 고위 뇌기능에 필수적이나, 과도한 방출 시 흥분독성(excitotoxicity)을 일으켜 신경 세포 사멸을 초래할 수 있다.
- 감마-아미노뷰티르산(Gamma-Aminobutyric Acid, GABA): 성체 포유류 중추신경계에서 주요한 억제성 신경전달물질이다. 글루타민산이 글루타민산 탈탄산효소(GAD)에 의해 합성된다. GABA_A 수용체(이온통로형, Cl⁻ 채널 개방)와 GABA_B 수용체(대사형, K⁺ 채널 개방 및 Ca²⁺ 채널 억제)를 통해 신경 세포의 과분극을 유도, 신경 활성을 억제한다. 불안, 수면, 근긴장 조절 등에 관여한다.
- 글리신(Glycine): 척수와 뇌간에서 주요한 억제성 신경전달물질로 작용한다. 글리신 수용체(이온통로형, Cl⁻ 채널)를 통해 억제성 시냅스 후 전위를 유발한다. 운동 조절, 통증 전달 조절, 호흡 리듬 생성 등에 관여한다. 또한, NMDA형 글루타민산 수용체의 보조 작용제(co-agonist)로서 흥분성 신경전달에도 필수적이다.
- 아스파르트산(Aspartate, Asp): 흥분성 신경전달물질 후보로 거론되나, 글루타민산에 비해 명확한 신경전달물질로서의 기준(합성, 저장, 방출, 수용체, 재흡수/분해)을 모두 충족하는지에 대해서는 연구마다 견해가 나뉜다.
공통적 특성 및 대사 대부분의 아미노산 신경전달물질은 혈액-뇌 장벽(BBB)을 통과하지 못하므로, 신경 세포 내부에서 포도당 대사 산물(TCA 회로 중간 산물 등)을 전구체로 하여 국소적으로 합성된다. 시냅스 틈새로 방출된 후에는 흥분성 아미노산 수송체(EAATs) 또는 GABA/글리신 수송체(GATs, GlyT)를 통해 신경 세포와 교세포(아스트로사이트)로 재흡수되어 작용을 종료한다. 교세포 내에서는 글루타민으로 전환되어 다시 신경 세포로 공급되는 '글루타민-글루타메이트/GABA 순환(Glutamine-Glutamate/GABA cycle)'을 통해 재이용된다.
생리적 의의 및 병태생리 흥분성(글루타민산, 아스파르트산)과 억제성(GABA, 글리신) 아미노산 신경전달물질의 균형(E/I balance)은 정상적인 뇌 기능 유지의 핵심이다. 이 균형이 깨질 경우 간질, 뇌졸중, 신경퇴행성 질환(알츠하이머병, 헌팅턴병, 파킨슨병), 정신질환(조현병, 우울증, 불안장애) 등 다양한 신경계 질환의 발병 기전에 관여한다. 이에 따라 해당 수용체나 수송체, 합성/분해 효소를 표적으로 하는 약물(항경련제, 마취제, 항불안제 등)이 임상에서 널리 사용된다.
