신경근육 시냅스 형성과 아세틸콜린

신경근육 시냅스 형성을 조절하는 아세틸콜린

신경단위세포(neuron) 사이에서 신호 전달의 주체로 활동하는 아세틸콜린(acetylcholine)이 신경근육 시냅스(neuromuscular synapse)가 형성되는 과정에도 관여한다는 사실이 미국의 과학자들에 의해 밝혀졌다. 연구 결과는 미국의 저명한 학술지 “뉴론(Neuron)”, 5월 19일자(46권, 4호, 569-579)에 게재됐다.

아기가 태어나면 움직이고 숨쉬며 우는 일들을 반복하는데 이는 운동 신경세포(motor neuron)로 구성된 신경망이 완성된 후 뇌와 척수로부터 근육으로 신호 전달이 원활하게 이루어지기 때문에 가능하다. 이같은 발달 과정은 배아 발달(embryonic development) 과정에서 완료된다. 이번 연구 결과의 요지는 이같은 발달 과정을 조절하는 물질이 신경세포 사이에서 신호 전달을 담당하는 신경전달물질(neurotransmitter)인 아세틸콜린이란 것이다.

연구 결과에 따르면, 운동 신경세포가 척수의 기저부로부터 근육을 향해 성장하는 과정에서 두 가지 상반된 특성의 신호 물질이 방출된다. 이들은 운동 신경세포를 다른 운동세포와 정확히 연결시켜 정상적인 시냅스 형성을 가능하게 하는 동시에 제대로 연결되지 못한 후보 시냅스를 탈락시키는 역할도 겸한다. 운동 신경세포가 성장하는 동안 운동세포에서도 시냅스 형성을 준비하는 작업을 진행한다. 운동 신경세포를 받아들일 연접 부위를 조성하는 것이다.

그런데 생쥐 모델을 대상으로 실험한 결과 임신 후에는 이미 형성된 것 외에는 시냅스 후보 영역들이 모두 사라지는 기이한 현상이 나타났다. 그 이유를 찾던 연구진은 시냅스를 형성하는 작업이 신경 자신에 의해 조절된다는 것을 확인할 수 있었다. 이들이 근육세포를 향해 성장하면서 말단부에서 아세틸콜린이 방출되고 이들이 탈락될 근육세포 영역에 작용해 신경세포와 근육세포 사이의 시냅스 형성을 차단하는 기능을 담당한다. 배아 발달이 아닌 성체에서 아세틸콜린이 나타내는 기능과 큰 차이를 보이는 내용이다.

아세틸콜린의 이같은 작용은 아그린(agrin)이란 물질과의 상호작용에 기인한다. 아그린은 아세틸콜린의 작용에 길항적으로 작동하는데 신경 시냅스 형성이 탈락될 부위에서는 아그린의 양이 아세틸콜린의 영향을 상쇄시키기에 부족하므로 앞서 설명한 현상들이 진행할 수 있게 된다.


출판날짜 2005/06/03


정보제공 : 한국과학기술정보연구원(KISTI) 해외과학기술동향
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