글루타메이트 : 흥분성 신경전달물질

글루타메이트와 뇌

글루타메이트(Glutamate)는 뇌의 신경 세포에서 방출되는 가장 풍부한 흥분성 신경전달물질입니다. 학습과 기억에 중요한 역할을 합니다. 뇌가 제대로 기능하려면 글루타메이트가 적시에 적절한 장소에 적절한 농도로 존재해야 합니다. 너무 많은 글루타메이트는 파킨슨병, 알츠하이머병 및 헌팅턴병과 같은 질병과 관련이 있습니다.

 

글루타메이트 란?

글루타메이트는 신경전달물질(neurotransmitter)입니다. 신경전달물질은 '화학 메신저(chemical messenger)' 로, 뇌의 신경세포(뉴런, neuron) 사이에 메시지를 보내는 것입니다. 뇌에서 글루타메이트는 가장 풍부한 '흥분성' 신경전달물질입니다. 흥분성 신경전달물질은 신경 세포를 흥분시키거나 자극하여 화학적 메시지가 신경 세포에서 신경 세포로 계속 이동하고 멈추지 않을 가능성을 높입니다. 글루타메이트는 적절한 뇌 기능에 필수적입니다.

 

글루타메이트는 재활용되어 뇌의 신경아교세포(glial cell)에서 만들어집니다. 아교세포는 사용된 글루타메이트를 글루타민(glutamine)으로 변환하고, 이는 신경 세포의 말단 영역으로 다시 전달될 때 다시 글루타메이트(glutamate)로 변환됩니다. 글루타메이트는 또한 뇌에서 감마-아미노부티르산(GABA, gamma-aminobutyric acid)이라는 또 다른 신경전달물질을 만드는 데 필요합니다. GABA는 '진정성' 신경전달물질로 알려져 있습니다. 그것은 수면, 이완, 불안 조절 및 근육 기능에 관여합니다.

 

글루타메이트도 아미노산(amino acid)인데, 아미노산은 단백질의 빌딩 블록입니다. 글루타메이트는 신체에서 가장 풍부한 아미노산입니다. 신체의 글루타메이트는 근육 조직에서 만들어지고 저장됩니다. 글루타메이트는 아마도 식품 첨가물인 글루타민산나트륨(MSG)으로 가장 잘 알려져 있을 것입니다.

 

글루타메이트와 시냅스

 

글루타메이트는 어떻게 작동합니까?

글루타메이트와 같은 신경전달물질은 신경 세포에 의해 만들어지며 각 신경 세포의 끝에 있는 축삭 말단(axon terminal)에 위치한 시냅스 소포(synaptic vesicle)라고 하는 얇은 벽의 소포에 저장됩니다. 각 소포는 수천 개의 신경전달물질 분자를 포함할 수 있습니다.

 

메시지나 신호가 신경 세포를 따라 이동하면 신호의 전하로 인해 신경전달물질(이 경우에는 글루타메이트)의 소포가 신경 세포 사이에 있는 액체로 채워진 공간으로 방출됩니다. 이 공간을 시냅스(synapse)라고 합니다. 시냅스의 반대편에는 다음 신경 세포가 있습니다. 글루타메이트는 이 다음 신경 세포의 특정 메시지 수신 수용체에 결합해야 합니다. 결합 후 글루타메이트는 다음 신경 세포에서 변화 또는 작용을 유발하고 통신 신호는 신경 세포에서 신경 세포로 계속 전달됩니다.

 

다른 신경전달물질과 달리 글루타민산염은 4개의 다른 수용체(4개의 서로 다른 파트너 잠금 장치에 맞고 작동할 수 있는 마스터 키와 같은)에 결합할 수 있습니다. 이것은 글루타메이트가 다른 신경 세포를 자극하고 통신하는 주요 존재와 능력을 갖도록 합니다. 글루타메이트는 인간 두뇌의 모든 흥분 기능의 90% 이상에 관여합니다.

 

뇌에서는 신경 세포 그룹이 연결되어 더 작은 회로(기억 검색과 같은 더 작은 작업을 관리하기 위해) 또는 더 크고 더 광범위한 네트워크(시각, 청각 또는 움직임과 같은 더 크고 더 복잡한 작업을 수행하기 위해)를 형성합니다. 글루타메이트는 이러한 회로와 네트워크를 통해 화학적 메시지를 전달하는 가장 풍부한 신경전달물질입니다.

 

글루타메이트가 신경 세포 사이의 시냅스에서 작용하는 방식은 이러한 세포 사이의 통신 신호를 강화하거나 약화시켜 수행할 기능에 영향을 미칩니다. 적절한 시간 동안 적절한 장소에서 적절한 양보다 적은 양의 글루타메이트가 방출되면 의사소통이 원활하지 않게 됩니다. 너무 많은 글루타메이트는 신경 세포와 통신 네트워크를 손상시킬 수 있습니다.

 

우리 몸에서 글루타메이트는 어떤 역할을?

글루타메이트의 기능은 다음과 같습니다.

 

학습과 기억

4가지 다른 수용체와 상호 작용함으로써 글루타메이트는 메시지를 성공적으로 그리고 신속하게 신경 세포 간에 전달할 수 있는 더 많은 기회를 갖게 됩니다. 이 빠른 신호 및 정보 처리는 학습 및 기억의 중요한 측면입니다. 글루타메이트는 또한 신경 세포가 기억의 기초가 되는 관련 정보를 구축하도록 합니다.

 

뇌세포의 에너지원

글루타메이트는 주요 에너지원인 포도당 수치가 낮을 때 에너지원으로 사용할 수 있습니다.

 

화학 메신저

글루타메이트는 화학적 메시지가 신경 세포 사이에 전달되도록 합니다.

 

수면-각성 주기 관리자

동물 연구에 따르면 글루타메이트 수치는 깨어 있을 때와 수면 중 급속안구운동(REM) 단계에서 높습니다 .

 

통증 신호기

더 높은 수준의 글루타메이트는 통증 수준의 증가와 관련이 있습니다.

 

어떻게 우리의 뇌는 너무 많은 글루타메이트를 형성할까요?

너무 많은 글루타메이트가 뇌에 있을 수 있는 방법은 다음과 같습니다.

 

• 너무 많은 글루타메이트가 신경 세포에 의해 방출됩니다.

• 뇌의 신경아교세포에서 직접 방출되는 글루타메이트는 뇌의 총량에 추가됩니다.

• 과도한 글루타메이트는 신경 세포(시냅스) 사이의 공간에 남아 너무 많은 글루타메이트 수용체가 지속적으로 활성화되고 신경 세포가 지속적으로 흥분될 수 있습니다.

• 신경 세포 수용체는 글루타메이트에 과민해졌는데, 이는 이를 자극하는 데 필요한 글루타메이트 분자가 더 적다는 것을 의미합니다.

 

글루타메이트가 너무 많으면 어떻게 되나요?

뇌에 너무 많은 글루타메이트가 있으면 신경 세포가 과흥분될 수 있습니다. 과도한 흥분은 뇌 세포 손상 및/또는 사망으로 이어질 수 있습니다. 이 경우 글루타메이트를 흥분독소(excitotoxin)라고 합니다.

 

뇌에 글루타메이트가 너무 많으면 다음과 같은 일부 질환과 관련이 있습니다.

 

• 근위축성 측삭 경화증, Amyotrophic lateral sclerosis (Lou Gehrig’s disease)

• 다발성 경화증, Multiple sclerosis

• 알츠하이머병, Alzheimer’s disease

• 파킨슨 병, Parkinson’s disease

• 헌팅턴 병, Huntington’s disease

• 뇌졸중, Stroke

• 섬유 근육통, Fibromyalgia

• 만성 피로 증후군,  Chronic fatigue syndrome

글루타메이트 생성 또는 사용 문제로 인해 발생하는 것으로 생각되는 정신 건강 상태는 다음과 같습니다.

 

• 기분 및 불안 장애

• 자폐성

• 우울증

• 강박 장애

• 정신 분열증

 

글루타메이트가 너무 적으면 어떻게 되나요?

뇌에 글루타메이트가 너무 적으면 다음과 같은 결과가 나타나는 것으로 생각됩니다.

 

• 집중하는 데 문제

• 정신적 피로

• 불면증

• 에너지 부족

 

✚ 글루타메이트는 뇌와 중추 신경계에서 가장 풍부한 흥분성 신경전달물질입니다. 뇌가 제대로 기능하도록 유지하는 데 필요합니다. 글루타메이트는 학습과 기억 형성에 중요한 역할을 합니다. 글루타메이트는 적시에 적절한 장소에 적절한 농도로 존재해야 합니다.

 

뇌에 너무 많은 글루타메이트가 잘못된 위치에 너무 높은 농도로 너무 오랫동안 있으면 뇌 세포 손상이나 죽음을 초래할 수 있습니다. 너무 많은 글루타메이트 자극 신경 세포와 관련된 일부 신경퇴행성 질환에는 파킨슨병, 알츠하이머병 및 헌팅턴병이 포함됩니다. 글루타메이트를 만들거나 사용하는 문제는 자폐증, 우울증 및 정신분열증을 포함한 정신 건강 장애와 관련이 있습니다.