뇌기능 활성과 도파민

한국의약통신 449호 최해륭 학술위원l승인2021.01.12 06:00:00

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글루타메이트 흥분 조절에 필요한 물질 및 천연물
도파민 활성에 도움되는 물질

과도한 글루타메이트 활성은 글루타메이트 흥분 독성으로 알려진 작용일 수 있습니다. 이러한 독성으로의 작용은 세포에 칼슘 이온이 과도하게 유입되어 세포 손상 경로를 유발할 수 있기 때문에 문제가 됩니다.

따라서, 글루타메이트 신호 전달의 강화는 그러한 흥분 독성 효과는 피하면서 동시에 LTP(장기강화: long-term potentiation)가 이루어지도록 하는 것이 중요합니다.

신경 보호에 대한 이러한 접근은 NMDA 수용체의 과도한 활성화 를 억제함으로써 달성되며, 정상적인 기능은 비교적 그대로 유지하면서 칼슘 유입을 정상화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

글루타메이트에 의한 신경독성으로부터 뉴런을 보호하기 위해 균형 잡힌 글루타메이트 신호 전달을 도움으로써 NMDA 수용체 활성을 조절하는 데 도움이 되는 몇 가지 물질들이 있습니다.

노박덩쿨(Celastrus paniculatus)은 NMDA 수용체 활성의 조절을 통해 흥분 독성에 대해 신경 보호적 기능을 할 가능성이 있습니다.

Huperzine A는 균형 잡힌 NDMA 수용체 결합을 도우는 것으로 보이며, 글루타메이트에 의해 유도된 칼슘이온의 이동을 감소시킴으로써 글루타메이트 흥분 독성을 감소시킬 수 있습니다. 

Vitamin C와 PQQ(Pyrroloquinoline Quinone)은 NMDA 글루타메이트 수용체를 흥분 독성으로부터 보호할 수 있습니다. 

타우린은 글리신에 대한 NMDA 글루타메이트 수용체의 친화성을 감소시켜 흥분독성은 제어하면서 LTP를 유도할 수 있습니다.

후기 LTP 단계에서, 시냅스 연결의 강화는 세포 내 유전자 전사 및 단백질 합성을 필요로합니다.

시냅스 후 뉴런으로의 칼슘 진입은 adenylate cyclase(AD)를 활성화시키고 cyclic AMP(cAMP)를 생성합니다.

cAMP는 두 번째 메신저로서 세포 내에서 중요한 신호 분자로 작용합니다. cAMP는 후기 LTP를 지속시키는 mRNA 번역을 상향 조절하는 신호 전달 경로를 활성화시킵니다.

LTP는 또한 cAMP를 가수 분해하는 효소인 phosphodiesterase-4(PDE4)의 활성에 의해 조절됩니다. adenylate cyclase 활성화 및 phosphodiesterase 억제는 모두 LTP가 오래도록 지속되게 하는 것으로 나타났습니다.

cAMP는 시소 효과를 보여줍니다. Adenylate cyclase는 한쪽 끝에있어 cAMP 생산을 증가시키지만 PDE4는 반대쪽 끝에서 cAMP를 도로 낮추게 합니다.

콜레우스 포스콜리와 아티초크 추출물은 cAMP 경로를 자극합니다. 콜레우스 포스콜리의 Forskolin은 adenylate cyclase 활성 및 세포 내 적정 수준의 cAMP를 유도하여 후기 장기기억(late LTP)을 강화하도록 돕습니다.

▲ 꽃봉오리가 식용으로 이용되는 엉겅퀴과의 다년초이다. 섬유질과 항산화 물질이 풍부하고 담즙분비를 도와서 지방소화, 간건강을 돕고, 심혈관질환, 당뇨예방 및 콜레스테롤 축적을 줄이며 장연동운동을 돕고 이뇨작용이 있으며 비타민K가 풍부하다. 치매예방, 골밀도강화에 도움을 줄 수 있다.

반면에, 아티초크 추출 물은 PDE4의 억제를 통해 간접적으로 cAMP 수준에 영향을 미쳐 cAMP의 세포 내 수준을 더욱 증가시킬 수 있습니다.

아티 초크의 효과는 카페인과 테오브로민에 의해 더 강화될 수 있으며, 카페인과 테오브로민은 PDE4에도 영향을 미칩니다.

▲ 유럽과 아시아의 북극 인접 지역의 산(시베리아, 조지아 공화국, 스칸디나비아 고산지대)에서 많이 자라며 흔히 바위돌꽃으로 불린다. 수면연장, 항산화 기능. 「신농본초경」에 심간에 작용하여 해독, 안정, 강정, 눈을 밝힌다고 한다. salidroside가 육체적, 정신적 피로를 풀고 수험생의 체력, 지력을 향상시킨다. 성기능 강화, 자궁기능을 돕는다. rosavin이 지방연소, 코티솔 수치를 정상화한다. 두통, 피로, 근육통, 관절통 완화에 도움이 된다. 세로토닌, 도파민을 비롯한 신경전달물질의 민감도를 향상시키고 브레인 포그를 완화하고 기억력을 향상시킨다는 논문들이 있다. 주의력 결핍장애, 우울증, 고산병, 시차 적응. 450-900mg 복용한다. CYP2C9에 중간 정도 억제 효과가 있고, 아스피린, 와파린, 페니토인 복용시 주의한다.

그 외 과도한 글루타메이트 자극으로부터 뉴런을 보호할 수 있는 은행잎 추출물과 홍경천 및 신경지질 화합물인 포스파티딜세린과 DHA는 세포막에 사용되며 균형 잡힌 글루타메이트 수용체 신호 및 기능을 돕는 것으로 보입니다.

 

도파민 신호 전달의 신경 화학

도파민은 뇌의 주요 신경 전달 물질 중 하나입니다. 도파민은 보상감, 동기 부여 및 즐거움을 주면서 동시에 집중력, 인지적 유연성 및 정서적 탄력성을 조절하는 데도 중요한 역할을 합니다. 이러한 창의성을 발휘하게 하능 기능외에도 도파민은 신체 운동을 조정하는 주요 조절기들 중 하나입니다.

도파민은 신경 말단과 도파민 신경 세포의 세포체에서 합성됩니다.

하지만 도파민은 뇌혈관 장벽을 넘지 못하기때문에 뇌에서 전구체로부터 합성되어야 합니다. 도파민 합성 경로에서 뇌로 들어갈 수 있는 3가지 주요 전구체 분자로 L- 페닐알라닌, L- 타이로신 및 L-DOPA가 있습니다. 이들 분자 각각이 도파민 생합성 경로의 상이한 지점에서 도파민 합성에 사용됩니다.
 
가장 기본적인 구성 요소는 필수 아미노산인 L- 페닐알라닌입니다. L-tyrosine은 도파민 경로의 다음 단계입니다. PAH(phenylalanine hydroxylase)에 의해 L- 페닐알라닌으로부터 합성될 수 있기 때문에, L- 타이로신은 조건부 필수아미노산입니다.

신체가 필요량을 충분히 충족 시킬 수 없는 특정 상황(예 : 질병, 높은 스트레스, 두뇌를 많이 씀)에서는 식단으로부터 더 많은 L- tyrosine을 얻어야 합니다.

이 L-DOPA 경로에서 속도-제한 단계는 효소(TH : tyrosine hydroxylase)이 관여합니다. TH는 L- 페닐알라닌 → L- 타이로신 → L-DOPA → 도파민으로 진행되는 중에 L- 타이로신을 L-DOPA로 바꾸는 효소입니다.

L-DOPA의 천연 공급원 중 유명한 것으로 벨벳콩(Mucuna pruriens)이 있습니다. L-DOPA는 속도 제한 단계 후의 생합성 경로에서부터 도파민의 생성을 돕습니다.

벨벳콩(Mucuna pruriens), N-Acetyl-L-Tyrosine, DL-Phenylalanine의 동시 공급은 다양한 동역학으로 도파민 합성경로의 3단계에 작용하여 도파민 전구체에 대해 보다 장기간의 가용성을 확보할 수 있고 각각을 더 적은량을 공급해도 도파민 경로의 활성화에 도움을 줄 수 있습니다.

하지만 이중 특히 벨벳콩은 의사나 약사 등 전문가의 판단이 필요한 물질입니다. 참고만 하시기 바랍니다.

카테콜라민 대사 경로에서 요구되는 전구체 아미노산 또는 보효소의 결핍은 카테콜아민성 신경 전달 물질인 도파민, 노르 에피네프린, 에피네프린의 합성의 부족을 초래합니다.

L-DOPA는 PLP(B6의 활성형 Pyridoxal-5'- Phosphate)와 함께 AAAD(aromatic-L-amino-acid decarboxylase)또는 DDC(DOPA decarboxylase)에 의해 도파민으로 전환됩니다. 그러므로 B6의 공급 또한 중요합니다.

거의 1년에 걸쳐서 연재 중인 뇌 기능에 도움 되는 물질 중 이번에는 콜린 및 카테콜아민 경로와 관련된 내용을 부족하지만 4회에 걸쳐서 정리하였습니다. 4회를 진행하였지만 수박 겉핥기 정도만 한 것 같습니다. 부족한 내용 읽어주셔서 감사합니다.

최해륭 학술위원  pharmacy@binews.co.kr
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