통증 및 신경 질환에 중요한 역할을 하는 신경전달물질의 이동 통신 경로가 밝혀졌다.
우리 뇌에서 합성되는 천연 마약성 신경전달물질인 엔도카나비노이드(eCB)가 지질 소낭(vesicle)에 담겨 신체로 이동한다는 사실이 밝혀졌다. 미국《국립과학원회보(PNAS)》에 발표된 네덜란드 중국 미국 연구진의 논문을 토대로 의학전문매체 메디컬 익스프레스가 24일(현지시간) 보도한 내용이다.
엔도카나비노이드는 대마초 추출 향정신성 물질인 카나비노이드가 체내에서 천연적으로 생성된다는 의미를 지닌 신경전달물질이다. 뇌에서 작용하는 경우는 카나비노이드 수용체1(CB1)을 활성화시키고 면역계에서 작용하는 경우는 카나비노이드 수용체2(CB2)를 활성화시킨다. 이를 통해 통증완화, 식욕조절 다양한 신체기능 조절을 하지만 다른 신경전달물질과 달리 어떻게 뇌에 저장되고 방출되는지가 모호했다.
예를 들어 도파민과 세로토닌은 신경세포 사이를 자유롭게 떠다닌다. 반면 지질성분이 많은 엔도카나바노이드는 그렇게 떠다닐 수가 없다. 게다가 지방질 성분이라 현미경으로도 관찰하기 힘들다.
네덜란드 라이덴대의 마리오 판 데어 스텔트 교수(생리분자학)가 이끄는 연구진은 형광세포를 이용한 스마트 센서로 이 문제를 돌파했다. 중국 연구진이 개발한 이 센서는 이웃 신경세포에서 엔도카나바노이드의 일종인 2-아라키도닐글리세롤(2-AG)를 감지하면 빛이 들어오는 형광세포를 이용했다.
연구진은 이 센서를 통해 2-AG가 지질막으로 감싸인 작은 구형의 구조체인 소낭으로 운반된다는 사실을 발견했다. 2-AG 생성을 차단하자 해당 소낭은 여전히 형성되지만 더 이상 2-AG를 함. 반대로 소낭 형성을 막으면 2-AG의 양이 감소했다. 평균적으로 각 소낭에는 약 2000개의 2-AG 분자가 들어 있었다.
연구진은 모델의 정확성을 확인하기 위해 미국에 기반을 둔 그룹과 협력해 뇌 조직에서 연구 결과를 재시험했다. 연구진은 동일한 과정이 온전한 뇌 조직에서도 발생한다는 징후를 발견했다. 또 2-AG가 소낭을 통해 운반되는 경우에만 관찰된 신호를 설명할 수 있는 수학적 모델도 함께 제시했다.
스텔트 교수는 “이것은 뇌의 신경 세포 간의 새로운 형태의 통신일 가능성이 있다”면서 지질 성분이 만은 다른 신경전달물질도 같은 방식으로 뇌를 통과할 수 있다고 봤다. 그는 “‘우리 몸의 마리화나’는 통증 및 기타 신경 질환에 중요한 역할을 한다”며 “이제 그것이 어떻게 움직이는지 알았으니 그 기능에 영향을 미칠 수 있는 방법도 찾을 수 있을 것”이라고 말했다.
해당 논문은 다음 링크(https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2421717122)에서 확인할 수 있다.
