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아세틸콜린

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목차

1. 개요

아세틸콜린은 말초 및 중추 신경계에서 신경전달물질로 작용하는 유기 화합물이다. 1914년 처음 생물학적 활성이 확인되었으며, 1921년 오토 뢰비에 의해 신경전달물질로 밝혀졌다. 아세틸콜린은 콜린과 아세틸-CoA로부터 합성되며, 콜린 아세틸전이효소에 의해 생성된다. 아세틸콜린은 골격근을 활성화시키고 자율 신경계에서 중요한 역할을 하며, 뇌에서는 각성, 주의 집중, 학습 및 기억과 관련이 있다. 아세틸콜린 수용체에는 니코틴성 및 무스카린성 수용체가 있으며, 이들은 다양한 질병과 약물 작용의 표적이 된다.

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아세틸콜린 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
아세틸콜린
아세틸콜린 구조
다른 이름ACh
약물닷컴해당 없음
메드라인플러스해당 없음
데일리메드 ID아세틸콜린
발음해당 없음
약리학 정보
작용 기전신경 전달 물질
공급 조직운동 뉴런, 부교감 신경계, 뇌
표적 조직골격근, 뇌, 기타 여러 기관
수용체니코틴, 무스카린
효능제니코틴, 무스카린, 콜린에스터레이스 억제제
길항제튜보쿠라린, 아트로핀
전구체콜린, 아세틸-CoA
생합성콜린 아세틸트랜스퍼레이스
대사아세틸콜린에스터레이스
투여 경로해당 없음
생체 이용률해당 없음
단백질 결합해당 없음
대사물해당 없음
작용 시작해당 없음
제거 반감기약 2분
작용 시간해당 없음
배설해당 없음
ATC 코드S01EB09
임신 범주해당 없음
화학 정보
분자식CH3COO(CH2)2N+(CH3)3
분자량146.2074 g/mol
CAS 등록번호51-84-3
펍켐 CID187
IUPHAR 리간드294
드럭뱅크EXPT00412
켐스파이더 ID182
KEGGC01996
ChEBI15355
ChEMBL667
UNIIN9YNS0M02X
IUPAC 이름2-아세톡시-N,N,N-트리메틸에탄아미늄

2. 역사

아세틸콜린은 헨리 핼릿 데일과 오토 뢰비 등의 연구를 통해 최초로 발견되고 그 기능이 규명된 신경전달물질이다.[32][37][40] 데일과 뢰비는 화학적 신경 전달 과정을 밝힌 공로로 1936년 노벨 생리학·의학상을 공동 수상하였다.[32]

2. 1. 발견과 초기 연구

아세틸콜린은 최초로 확인된 신경전달물질이다. 그 구조는 1867년 아돌프 폰 바이어가 콜린과 함께 밝혀내고 둘 다 합성했으며, 당시 연구에서는 아세틸콜린을 '아세틸뉴린'이라고 불렀다.[31][32] 콜린은 아세틸콜린의 전구체이며, 1899년 프레데릭 워커 모트와 윌리엄 도빈슨 할리버턴은 콜린 주사가 동물의 혈압을 낮춘다는 사실을 보고했다.[35][32] 이후 1906년, 리드 헌트(Reid Hunt)와 르네 드 M. 타보(René de M. Taveau)는 극소량의 아세틸콜린이 혈압을 낮춘다는 것을 발견하며 아세틸콜린의 생물학적 활성을 처음으로 기록했다.[33][32][34]

1914년, 아서 J. 유인스(Arthur J. Ewins)는 헨리 할렛 데일의 요청으로 맥각균의 맥각 추출물에서 혈압을 낮추는 물질로 아세틸콜린을 자연에서 처음 분리해냈다.[32] 같은 해 데일은 다양한 말초 시냅스에서 아세틸콜린의 영향을 연구했으며, 1 나노그램이라는 극소량으로도 피하 주사 시 고양이의 혈압을 낮춘다는 사실을 확인했다.[36][32] 데일은 1915년 심장 조직에서도 아세틸콜린을 발견했다고 알려져 있다.

신경전달물질이라는 개념 자체가 없던 1921년, 그라츠 대학교의 오토 뢰비는 미주 신경이 심근의 활동을 억제하는 어떤 물질을 분비한다는 사실을 발견했다. 그는 이 물질을 '미주 물질'(Vagusstoff|파구스슈토프de)이라고 명명하고, 구조적으로 콜린과 유사하여 아세틸콜린일 것으로 추측했다.[37][40] 1926년, 뢰비와 E. 나브라틸(E. Navratil)은 미주 물질과 합성 아세틸콜린이 아세틸콜린 분해 효소(현재의 콜린에스터레이스)를 포함한 조직 용해물과 접촉했을 때 유사하게 활성을 잃는다는 실험 결과를 통해 미주 물질이 아세틸콜린일 가능성이 높다고 결론지었다.[38][39] 이 결론은 널리 받아들여졌고, 이후 연구를 통해 아세틸콜린이 신경전달물질로서의 기능을 확인했다.[40]

화학적 신경 전달 메커니즘을 밝힌 공로로 헨리 핼릿 데일과 오토 뢰비는 1936년 노벨 생리학·의학상을 공동 수상했다.[32]

2. 2. 노벨상 수상

아세틸콜린은 1914년 헨리 핼릿 데일이 처음 발견하였고,[32] 1921년 오토 뢰비가 아세틸콜린이 신경전달물질임을 확인하였다.[37][40] 뢰비는 미주 신경에서 방출되는 이 물질을 '미주 물질'(Vagusstoffde)이라 명명했다.[37][40] 헨리 핼릿 데일과 오토 뢰비는 아세틸콜린의 신경 전달 기능 연구에 대한 공로를 인정받아 1936년 노벨 생리학·의학상을 공동으로 수상하였다.[32] 이는 아세틸콜린이 최초로 확인된 신경전달물질이라는 점에서 중요한 의미를 갖는다.

3. 화학적 특성

아세틸콜린은 콜린 분자가 아세틸화되어 산소 원자에 아세틸기가 붙은 형태이다. 분자 내에 전하를 띤 암모늄 그룹이 있어 지질 막을 통과하지 못한다. 이 때문에 아세틸콜린을 외부에서 투여해도 세포 바깥 공간에 머무르며, 혈뇌장벽은 통과하지 못하는 것으로 여겨진다.

아세틸콜린(ACh)의 합성 및 분해


아세틸콜린은 효소인 콜린 아세틸트랜스퍼라제 (ChAT)에 의해 콜린과 아세틸-CoA로부터 합성된다. 유기수은은 설프히드릴기와 강하게 결합하여 콜린 아세틸트랜스퍼라제의 기능을 방해한다. 이로 인해 아세틸콜린 농도가 감소하면 운동 장애가 발생할 수 있다.

생체 내에서 방출된 아세틸콜린은 일반적으로 아세틸콜린에스터라제 (AChE)라는 효소에 의해 콜린과 아세트산으로 빠르게 분해되어 제거된다. 사린과 같은 신경가스나 일부 살충제는 아세틸콜린에스터라제를 비활성화시켜 아세틸콜린 분해를 막는다. 이 경우 아세틸콜린이 과도하게 축적되어 경련, 침 과다 분비, 동공 수축 등의 증상이 나타난다.

뇌 속 아세틸콜린 농도의 변화는 특정 질병과 관련이 있다. 예를 들어, 아세틸콜린 농도가 상대적으로 감소하면 알츠하이머병과 연관될 수 있으며, 이때 콜린에스터라제 억제제인 도네페질 (상품명 아리셉트) 등이 치료에 사용된다. 반대로 아세틸콜린 농도가 상대적으로 증가하면 파킨슨병과 관련이 있을 수 있다고 여겨진다.

4. 생화학적 합성 및 분해

아세틸콜린(ACh)은 말초신경계와 중추신경계 모두에서 중요한 역할을 하는 신경조절물질이다. 신경 신호 전달 과정에서 아세틸콜린의 농도는 정교하게 조절되어야 하며, 이는 생화학적인 합성 및 분해 과정을 통해 이루어진다.

아세틸콜린은 특정 뉴런 내에서 효소인 콜린 아세틸전이효소(ChAT)에 의해 콜린과 아세틸-CoA를 재료로 하여 합성된다.[10][11] 이렇게 생성된 아세틸콜린은 신경 말단에서 방출되어 신호를 전달한 후, 시냅스 틈새에 존재하는 아세틸콜린에스터레이스(AChE)라는 효소에 의해 콜린과 아세테이트로 신속하게 분해된다. 이 분해 과정은 신호 전달을 종료시키고 다음 신호를 준비하는 데 필수적이다.

이러한 아세틸콜린의 합성 및 분해 과정의 균형은 정상적인 신경 기능 유지에 매우 중요하다. 특정 약물이나 독소는 이 과정에 관여하는 효소의 작용을 방해하여 신경계에 영향을 미칠 수 있다.

4. 1. 합성

아세틸콜린은 특정 뉴런에서 효소인 콜린 아세틸전이효소(ChAT)에 의해 콜린과 아세틸-CoA로부터 합성된다.[10][11] 아세틸콜린을 생산하고 방출할 수 있는 뉴런을 콜린성 뉴런이라고 한다. 중추신경계에서 콜린성 뉴런이 분포하는 대표적인 영역으로는 기저 전뇌의 메이너트 기저핵(nucleus basalis of Meynert영어)이 있다.

유기수은은 설프히드릴기와 강하게 결합하는 특성이 있어 콜린 아세틸전이효소(ChAT)의 기능을 저해할 수 있다. 이로 인해 아세틸콜린 합성이 감소하면 운동 장애 등이 발생할 수 있다.

4. 2. 분해



생체 내에서 방출된 아세틸콜린은 일반적으로 효소 아세틸콜린에스터레이스 (AChE)의 작용을 통해 콜린과 아세트산(또는 아세테이트)으로 신속하게 분해되어 제거된다. 이 효소는 시냅스 틈새에 풍부하게 존재하며, 시냅스에서 유리 아세틸콜린을 신속하게 제거하는 역할은 적절한 근육 기능에 필수적이다.

특정 신경 독소나 사린과 같은 신경가스, 일부 살충제는 아세틸콜린에스터레이스(AChE)를 억제하거나 불활성화시킨다. 이로 인해 아세틸콜린이 분해되지 않고 신경근 접합부 등에 과도하게 축적되면, 호흡에 필요한 근육의 마비와 심장 박동 정지를 유발하며, 경련, 과다한 타액 분비, 동공 수축 등의 증상이 나타난다.

뇌 내 아세틸콜린 농도의 변화는 특정 질병과 관련이 있다. 예를 들어, 알츠하이머병은 뇌 내 아세틸콜린의 상대적 감소와 연관되어 있으며, 아세틸콜린의 분해를 억제하는 콜린에스터라제 억제제인 도네페질(상품명 아리셉트) 등이 치료제로 사용되고 있다. 반대로, 뇌 내 아세틸콜린의 상대적 증가는 파킨슨병과 관련이 있다고 여겨진다.

5. 기능

아세틸콜린은 말초신경계와 중추신경계 모두에서 신경조절물질로 작용하며, 수용체와의 결합력이 매우 강하다.

말초신경계에서는 골격근을 활성화시켜 근육 수축을 일으키고, 자율신경계의 주요 신경전달물질로 기능한다. 예를 들어, 골격근 섬유의 아세틸콜린 수용체에 결합하여 나트륨 통로를 열어 근육 수축을 시작하게 하지만, 심근 세포에서는 무스카린성 수용체를 통해 반대로 수축을 억제하기도 한다. 또한 부교감신경을 자극하여 맥박을 늦추거나 타액 분비를 촉진하는 등 신체를 안정시키는 역할을 한다.

중추신경계에서는 기저 전뇌에서 대뇌 피질과 해마로 이어지는 콜린성 경로를 통해 인지 기능을 지원하며,[12][2] 각성, 주의, 학습 및 기억, 보상 체계 등 다양한 과정에 영향을 미친다.[15][17][43][16][44] 전반적으로 중추신경계 내에서 흥분 수준을 조절하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

시냅스에서 아세틸콜린 처리. 아세틸콜린은 방출된 후 효소 아세틸콜린에스터레이스에 의해 분해된다.


아세틸콜린은 세포 표면의 수용체에 결합하여 그 효과를 나타낸다. 아세틸콜린 수용체에는 크게 두 가지 주요 유형이 있는데, 바로 니코틴성 수용체와 무스카린성 수용체이다. 이 이름들은 각각 담배에서 발견되는 니코틴과 버섯 ''Amanita muscaria''에서 발견되는 무스카린이라는 화학 물질이 각 수용체를 선택적으로 활성화시키는 데서 유래했다. 니코틴성 수용체는 주로 이온 통로와 연결되어 빠른 반응을 유도하며, 무스카린성 수용체는 G 단백질 연결 수용체로 작용하여 보다 복잡하고 지속적인 세포 반응을 일으킨다.

5. 1. 말초신경계

아세틸콜린은 말초신경계에서 신경전달물질로서 핵심적인 역할을 수행한다.[12][2] 주요 기능은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 하나는 골격근을 활성화하여 수의적인 움직임을 가능하게 하는 것이고, 다른 하나는 자율신경계의 활동을 조절하는 것이다.

신경근 접합부에서 아세틸콜린은 운동 뉴런 말단에서 방출되어 근육 세포막의 아세틸콜린 수용체에 결합한다. 이 결합은 나트륨 이온 통로를 열어 근육 세포 내로 나트륨 이온이 유입되게 하며, 이는 최종적으로 근육 수축을 유발하는 신호로 작용한다. 다만, 심근 세포에서는 무스카린성 아세틸콜린 수용체를 통해 반대로 수축을 억제하는 작용을 하기도 한다.

자율신경계에서는 교감신경과 부교감신경 모두에서 중요한 역할을 담당한다. 특히 부교감신경에서는 신경절 이전 뉴런과 신경절 이후 뉴런 모두에서 아세틸콜린을 방출하여 신호를 전달하며, 이를 통해 맥박을 늦추거나 타액 분비를 촉진하는 등 신체를 안정시키는 기능을 조절한다. 교감신경계에서도 신경절 이전 뉴런은 아세틸콜린을 사용한다.

5. 1. 1. 골격근 활성화

말초신경계에서 아세틸콜린은 골격근을 활성화시키는 중요한 역할을 한다. 골격근은 우리가 의도적으로 움직이는 모든 수의적 운동에 사용되는 가로무늬근의 한 종류로, 위장관을 통한 음식의 이동이나 혈관 수축과 같은 불수의적 활동에 관여하는 평활근 조직과는 구별된다.

골격근은 척수나 일부 경우에는 뇌간에 위치한 운동 뉴런에 의해 직접 제어된다. 이 운동 뉴런들은 축삭을 운동 신경을 통해 뻗어 나가며, 근육 섬유와 신경근 접합부라고 불리는 특별한 시냅스에서 만난다.

운동 뉴런에서 활동 전위가 발생하면, 이 신호는 신경을 따라 빠르게 이동하여 신경근 접합부에 도달한다. 이곳에서 전기화학적 과정을 통해 아세틸콜린이 시냅스 전 종말과 근육 섬유 사이의 공간(시냅스 틈새)으로 방출된다.

근육은 운동 뉴런으로부터 신호를 받으면 수축한다. 신경근 접합부는 신호 교환이 일어나는 장소이다. 척추동물에서 이 과정의 단계는 다음과 같다: (1) 활동 전위가 축삭 말단에 도달한다. (2) 칼슘 이온이 축삭 말단으로 유입된다. (3) 아세틸콜린이 시냅스 틈새로 방출된다. (4) 아세틸콜린이 시냅스 후 수용체에 결합한다. (5) 이 결합은 이온 채널을 열어 나트륨 이온이 근육 세포로 유입되도록 한다. (6) 막을 가로질러 근육 세포로 들어오는 나트륨 이온의 흐름은 근육 수축을 유도하는 활동 전위를 생성한다. 라벨: A: 운동 뉴런 축삭 B: 축삭 말단 C: 시냅스 틈새 D: 근육 세포 E: 근원섬유의 일부


방출된 아세틸콜린 분자는 근육 세포막(근초)에 있는 니코틴성 아세틸콜린 수용체에 결합한다. 이 결합은 리간드 개폐 나트륨 통로를 열어 나트륨 이온(Na+)이 근세포 내로 빠르게 유입되도록 한다. 나트륨 이온의 유입은 근세포막의 전위를 변화시켜 근육 수축을 일으키는 일련의 과정을 시작하게 한다.

아세틸콜린의 방출량은 여러 요인에 의해 영향을 받을 수 있다. 특히 P형 칼슘 채널에 영향을 주어 아세틸콜린 방출을 감소시키는 요인들은 다음과 같다.[13]

요인 분류예시/설명
항생제클린다마이신, 폴리믹신
이온마그네슘 (P형 칼슘 채널 길항제), 저칼슘혈증
약물항경련제, 이뇨제 (푸로세미드)
질병/증후군이튼-람베르트 증후군 (P형 칼슘 채널 억제), 중증 근무력증
독소보툴리눔 독소 (SNARE 단백질 억제)



반면, 칼슘 채널 차단제로 사용되는 니페디핀이나 딜티아젬 같은 약물들은 주로 L형 칼슘 채널에 영향을 미치며, 아세틸콜린 방출에 관여하는 P형 칼슘 채널에는 직접적인 영향을 주지 않는다.

참고로, 아세틸콜린은 골격근을 수축시키는 반면, 심근 세포에서는 무스카린성 아세틸콜린 수용체를 통해 심장 박동을 억제하는 상반된 작용을 하기도 한다.

5. 1. 2. 자율신경계

자율 신경계는 광범위한 무의식적이고 자발적인 신체 기능을 제어하며, 주요 분기로 교감 신경계와 부교감 신경계가 있다. 일반적으로 교감 신경계는 신체를 활동 상태로 만들며(투쟁-도피 반응), 부교감 신경계는 신체를 휴식, 소화, 생식 상태로 만든다("휴식 및 소화", "섭취 및 번식").[12][2] 이 두 시스템 모두 아세틸콜린을 신경전달물질로 사용하지만, 그 방식에는 차이가 있다.

교감 신경계와 부교감 신경계는 기본적으로 유사한 구조를 가진다. 중추 신경계의 신경절 이전 뉴런이 자율 신경절에 위치한 뉴런으로 신호를 보내고, 이 신경절 뉴런이 다시 신체의 여러 조직으로 신호를 전달한다. 두 시스템 모두 중추 신경계에서 자율 신경절로 이어지는 내부 연결에서는 아세틸콜린을 사용하여 신경절 뉴런을 흥분시킨다.

그러나 신경절 이후의 출력 연결에서는 차이가 나타난다.

  • 부교감 신경계: 신경절 뉴런에서 표적 조직으로의 연결에서도 아세틸콜린을 방출하며, 이는 무스카린성 수용체에 작용한다.
  • 교감 신경계: 출력 연결에서는 주로 노르아드레날린을 방출한다. 하지만 예외적으로 땀샘으로 가는 발한 운동 신경 등 일부에서는 아세틸콜린을 방출한다.


아세틸콜린 경로.


부교감 신경계의 구성 요소와 연결


구체적으로 아세틸콜린이 방출되는 부위는 다음과 같다.

  • 부교감신경의 모든 절전섬유와 절후섬유
  • 교감신경의 모든 절전섬유
  • 부신 수질은 변형된 교감신경절로 간주되는데, 이곳 역시 아세틸콜린의 자극을 받아 에피네프린과 노르에피네프린을 혈액으로 방출한다.
  • 일부 교감신경 절후섬유 (예: 땀샘으로 가는 신경)


자율신경계에서 아세틸콜린은 부교감 신경을 자극하여 맥박을 늦추고 타액 분비를 촉진하는 등의 역할을 한다.

5. 2. 중추신경계

중추신경계(CNS)에서 아세틸콜린(ACh)은 신경조절물질로서 신경가소성, 각성, 주의, 학습 및 기억, 보상 체계 등 다양한 과정에 영향을 미친다.[15][17][43][16][44] 일반적으로 흥분을 조절하는 역할을 하며, 그 구체적인 작용은 복잡하다.

뇌에서 아세틸콜린을 생성하는 주요 영역은 뇌간과 기저 전뇌이다.

  • 뇌간의 다리다리바닥 핵과 외측배측 피개 핵(중뇌다리 피개 영역)에서 생성된 아세틸콜린은 주로 뇌간, 깊은 소뇌 핵, 다리 핵, 청반, 봉선 핵, 외측 그물 핵, 하올리브 핵 등의 M1 수용체에 작용하며,[21] 시상, 덮개, 기저핵, 기저 전뇌 등으로도 신호를 보낸다.[20]
  • 기저 전뇌의 마이넬트 기저핵에서 생성된 아세틸콜린은 주로 신피질의 M1 수용체에 작용한다.
  • 기저 전뇌의 내측 중격 핵에서 생성된 아세틸콜린은 주로 해마와 대뇌 피질 일부 영역의 M1 수용체에 작용한다.


이 외에도 아세틸콜린은 기저핵의 일부인 선조체에서 콜린성 개재 뉴런에 의해 방출되어 중요한 내부 전달 물질로 기능한다. 이 뉴런들은 중요한 환경 자극에 반응하며, 이는 흑색질의 도파민성 뉴런 반응과 시간적으로 유사하게 나타난다.[22][23]

중추신경계의 콜린성 시스템 손상은 알츠하이머 병과 관련된 기억력 감퇴와 연관이 있는 것으로 알려져 있다.[18][45] 아세틸콜린은 REM 수면을 유도하는 역할도 한다.[19][46] 최근에는 아세틸콜린 시스템의 교란이 주요 우울 장애의 일차적인 원인일 수 있다는 주장이 제기되기도 했다.[47] 또한, 수족 자극을 통해 아세틸콜린 분비가 증가할 수 있다는 연구 결과에 따라, 보행이나 마사지 등이 치매 예방에 미치는 영향에 대한 연구가 진행 중이다.[41]

5. 2. 1. 각성 및 주의 집중

중추신경계(CNS)에서 아세틸콜린(ACh)은 신경조절인자로서 가소성, 각성 및 보상 체계에 관여한다.[15][17] ACh는 사람이 깨어 있을 때 각성 수준을 높이고,[15] 감각 정보를 더 잘 인식하도록 돕는다.[43] 또한, 어떤 대상이나 활동에 주의를 지속적으로 집중하는 데에도 핵심적인 역할을 수행한다.[16][44]

아세틸콜린이 피질에서 하는 가장 잘 알려진 역할 중 하나는 감각 자극에 대한 반응으로 주의를 증가시키는 것이다. 예를 들어, 시각,[53] 청각,[54] 또는 몸의 감각[55] 자극이 들어오면, 아세틸콜린 분비가 일시적으로 증가하여 해당 감각을 처리하는 일차 감각 피질의 뉴런 활동을 활발하게 만든다. 실제로, 기저 전뇌(basal forebrain)에 위치한 아세틸콜린 생성 뉴런에 손상이 생기면 시각 신호를 감지하는 능력이 크게 저하되는 것으로 나타났다.[56]

아세틸콜린은 감각 정보가 시상에서 피질로 전달되는 과정에도 영향을 미친다. 생쥐의 청각 피질을 이용한 시험관 내(''in vitro'') 실험에서, 콜린성 작용제인 카르바콜을 처리했을 때 시상에서 피질로 가는 신경 활동이 증가했으며,[57] 또 다른 콜린성 작용제인 니코틴을 처리했을 때는 시상피질 시냅스의 활성이 강화되었다.[58] 이는 아세틸콜린이 감각 정보를 각 감각 피질 영역으로 효과적으로 전달하는 데 기여함을 시사한다.

흥미롭게도 아세틸콜린은 피질 내에서의 정보 전달은 오히려 억제하는 경향을 보인다. 콜린성 작용제 무스카린을 신피질에 처리하면 피질 내부 시냅스의 흥분성 시냅스후 전위가 감소했으며,[58] 카르바콜을 생쥐 청각 피질에 처리했을 때도 피질 내 활동이 억제되었다.[57] 또한, 전위 변화를 감지하는 염료를 이용한 실험에서는 쥐의 시각 피질 내에서 신경 흥분 전도가 아세틸콜린 존재 하에 억제되는 것이 관찰되었다.[59] 이러한 피질 내 정보 전달 억제 기능은 특정 감각 정보에 주의를 집중할 때 다른 불필요한 정보 처리를 줄여 집중도를 높이는 데 기여할 수 있다.

결론적으로, 아세틸콜린은 각성 상태를 유지하고 외부 자극에 대한 주의력을 높이며, 특정 정보에 집중하도록 돕는 중요한 신경조절물질이다. 이러한 기능은 학습 및 기억 형성 과정과도 밀접하게 연관되어 있다.[17]

5. 2. 2. 학습 및 기억

아세틸콜린은 여러 측면에서 학습과 기억에 관여한다. 중추 신경계(CNS)에서 아세틸콜린은 신경가소성, 각성, 보상 회로 등에 영향을 미치며, 특히 주의력을 유지하고 새로운 것을 배우고 기억하는 데 중요한 역할을 수행한다.[16][17] 뇌의 콜린성(아세틸콜린 생성) 시스템 손상은 알츠하이머병과 관련된 기억력 감퇴와 연관성이 있는 것으로 나타났다.[18][45] 아세틸콜린은 또한 REM 수면을 유도하는 것으로 밝혀졌다.[19][46]

항콜린성 약물인 스코폴라민은 사람[24]과 동물[17] 모두에서 새로운 정보 습득 능력을 저해한다. 동물 실험 결과, 신피질로 가는 아세틸콜린 공급을 막으면 사실적 정보 획득과 유사한 간단한 변별 과제의 학습 능력이 손상되며,[25] 해마와 인접한 피질 영역으로의 아세틸콜린 공급을 방해하면 사람의 전진성 기억상실증과 유사한 기억 상실 증상이 유발된다.[26]

아세틸콜린은 감각 자극에 대한 반응으로 주의를 높이는 역할을 한다. 시각,[53] 청각,[54] 몸감각[55] 자극이 주어지면, 해당 감각을 처리하는 일차 감각 피질에 있는 뉴런의 활동이 증가한다. 기저 전뇌(basal forebrain)에 있는 콜린성 뉴런에 손상이 생기면 시각 신호를 감지하는 능력이 심각하게 손상될 수 있다.[56] 이는 아세틸콜린이 감각 정보를 시상에서 각 피질 영역으로 전달하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다.[57][58] 반면, 아세틸콜린은 피질 내에서의 정보 전달은 억제하는 경향을 보이기도 한다.[58][57][59]

학습 과정에서 뇌가 경험에 따라 변화하는 신경가소성 중 일부는 아세틸콜린에 의존한다. 예를 들어, 단안 박탈[60](monocular deprivation영어)된 동물의 선조 피질에 콜린성 자극이 감소하면 해당 피질 영역의 전형적인 시냅스 재배치가 줄어들었다.[61] 또한, 아세틸콜린 뉴런의 주요 공급원인 기저 전뇌에 특정 주파수의 소리 자극을 반복적으로 주면, 청각 피질이 해당 소리를 처리하는 데 더 적합하게 재구성되는 변화가 관찰되었다.[62] 경험에 의존하는 가소성에 대한 아세틸콜린의 역할을 알아보기 위한 다른 실험에서는, 배럴 피질(barrel cortex영어)에 콜린성 자극을 줄였더니 수염쌍(whisker-pairing영어) 가소성이 감소하는 결과가 나타났다.[63] 피질 영역 외에도, 측좌핵(nucleus accumbens영어)에 있는 니코틴성 수용체와 무스카린성 수용체의 활성화는 보상과 관련된 욕구적 행동에 필수적인 것으로 밝혀졌다.[64]

수족 자극을 통해 아세틸콜린이 증가할 수 있다는 연구 결과도 있어, 보행이나 마사지 등이 치매 예방에 도움이 될 가능성에 대한 연구가 이루어지고 있다.[41]

5. 2. 3. 흥분성 및 억제성

중추신경계에서 아세틸콜린을 생산하는 메이너트 기저핵(nucleus basalis of Meynert)의 현미경 사진.


아세틸콜린(ACh)은 중추신경계에서 신경조절물질로 작용하며, 일반적으로 흥분을 억제하는 경향을 보인다. 그러나 구체적인 작용 방식은 복잡하며, 흥분성과 억제성 효과를 모두 나타낼 수 있다.

아세틸콜린은 세포 안팎으로 흐르는 K+의 흐름을 막아 느린 탈분극을 유발한다. 즉, 비특이적인 양이온 흐름을 만들어 뉴런을 직접적으로 흥분시킬 수 있다.[48]

반대로, 시냅스 후 무스카린성 아세틸콜린 수용체 M4에 아세틸콜린이 결합하면 inward-rectifier potassium ion channel|내향성 칼륨 통로영어가 열려 시냅스 후 자극 전달이 억제된다.[51]

특정 뉴런에 대한 아세틸콜린의 영향은 콜린성 자극이 지속되는 시간에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 아세틸콜린에 최대 몇 초간 일시적으로 노출되면, Gq형 G단백질 알파 소단위에 연결된 M1형 무스카린성 수용체를 통해 cortical pyramidal neuron|피질 피라미드 뉴런영어이 억제될 수 있다. M1 수용체가 활성화되면 세포 내에 저장된 칼슘이 방출되고, 이는 칼슘 의존성 칼륨 통로를 열어 피라미드 뉴런의 발화를 억제한다.[49] 하지만, 긴장성(tonic) M1 수용체 활성화는 강한 흥분성을 나타낸다. 이처럼 같은 시냅스 후 뉴런에 작용하더라도, 수용체 활성화 시간에 따라 아세틸콜린은 다양한 효과를 보일 수 있다.[50]

대뇌 피질에서 긴장성 아세틸콜린은 제4층의 주요 시상피질 표적인 medium spiny neuron|중간 돌기 신경영어을 억제하는 반면, 제2, 3층과 5층의 피라미드 세포는 흥분시킨다.[51] 이를 통해 제4층으로 들어오는 약한 감각 입력은 걸러내고, 제2, 3층과 5층의 흥분성 회로에 도달하는 입력은 증폭시키는 효과를 낼 수 있다.[51] 결과적으로 아세틸콜린은 피질 정보 처리 과정에서 신호 대 잡음비를 개선하는 역할을 할 수 있다. 동시에 아세틸콜린은 니코틴성 수용체를 통해 피질의 특정 억제성 사이뉴런을 흥분시켜 피질 활성을 더욱 조절하기도 한다.[52]

5. 2. 4. 의사 결정

주어진 원본 소스 내에서 '의사 결정'이라는 제목의 섹션에 해당하는 내용을 찾을 수 없습니다. 아세틸콜린의 기능 중 주의 집중, 보상 체계, 학습 및 기억 등은 의사 결정 과정과 간접적으로 연관될 수 있으나, 원본 소스에서 이를 '의사 결정'이라는 주제로 명확하게 다루고 있지 않습니다. 따라서 현재 제공된 정보만으로는 해당 섹션을 작성하기 어렵습니다.

6. 수용체



다른 많은 생물학적 활성 물질과 마찬가지로, 아세틸콜린은 세포 표면에 위치한 수용체에 결합하여 활성화됨으로써 그 효과를 나타낸다. 아세틸콜린 수용체(AChR)는 크게 두 가지 주요 유형으로 나뉜다: 니코틴성 아세틸콜린 수용체(nAChR)와 무스카린성 아세틸콜린 수용체(mAChR)이다. 이 이름들은 각 수용체를 선택적으로 활성화시킬 수 있는 특정 화학 물질에서 유래했다. 니코틴은 담배에서 발견되는 물질이고, 무스카린은 버섯 ''Amanita muscaria''에서 발견되는 화합물이다.[65]

니코틴성 아세틸콜린 수용체는 나트륨, 칼륨, 칼슘 이온을 투과시키는 이온성 수용체이다. 즉, 아세틸콜린이나 니코틴이 결합하면 통로가 열려 이온이 통과하게 된다.[66]

무스카린성 아세틸콜린 수용체는 G 단백질 연결 수용체(GPCR)로 분류되는 대사성 수용체이다. 이 수용체는 이온성 수용체보다 더 복잡한 신호 전달 과정을 거치며, 상대적으로 더 긴 시간 동안 뉴런이나 다른 표적 세포에 영향을 미친다.

6. 1. 니코틴성 아세틸콜린 수용체 (nAChR)

니코틴성 아세틸콜린 수용체(nAChR)는 아세틸콜린 수용체의 한 종류로, 담배에서 발견되는 니코틴이 작용제로 작용하기 때문에 이런 이름이 붙었다.[65] 이 수용체는 이온성 수용체이며, 나트륨(Na+), 칼륨(K+), 칼슘(Ca2+) 이온을 투과시킨다.[66] 즉, 아세틸콜린이나 니코틴과 같은 특정 분자(리간드)가 결합하면, 세포막에 있는 통로가 열려 특정 이온들이 통과할 수 있게 된다.

아세틸콜린이 니코틴성 수용체에 결합하면 '''Na+''' '''채널'''이 열리고, Na+ 이온이 세포 안으로 흘러 들어간다. 이것은 세포의 탈분극을 일으키고 흥분성 시냅스 후 전위(post-synaptic potential)를 유발한다. 따라서 아세틸콜린은 골격근에 흥분성으로 작용하며, 이때 전기적 반응은 빠르고 짧게 지속된다.

니코틴성 수용체는 크게 근육형과 신경형 두 가지 주요 유형으로 나뉜다.[66]

  • 근육형 수용체: 주로 운동 종판의 근육 세포에 위치한다. 큐라레(curare)에 의해 선택적으로 차단될 수 있다. 큐라레는 원래 화살 독으로 사용되었으나, 니코틴성 수용체에 작용하는 특성을 이용하여 임상적으로 유용한 치료법 개발에 활용되기도 했다.
  • 신경형 수용체: 자율신경계의 신경절(교감 신경과 부교감 신경 모두)과 중추신경계에 위치한다. 헥사메토늄(hexamethonium)에 의해 선택적으로 차단될 수 있다.[66]


니코틴은 이러한 수용체에 결합하여 아세틸콜린의 효과를 모방, 즉 수용체를 활성화시킨다.

6. 2. 무스카린성 아세틸콜린 수용체 (mAChR)

무스카린성 아세틸콜린 수용체(mAChR)는 아세틸콜린 수용체의 한 종류로, 버섯 ''Amanita muscaria''에서 발견되는 화합물인 무스카린이 선택적으로 작용하기 때문에 이러한 이름이 붙었다.[65] 이 수용체는 G 단백질 연결 수용체(GPCR)이며 대사성 수용체에 속한다. 이는 리간드-개폐 이온 통로인 니코틴성 아세틸콜린 수용체(nAChR)와 달리, 2차 전달자 시스템을 통해 세포에 신호를 전달하며 상대적으로 더 복잡하고 긴 시간 동안 영향을 미친다.

무스카린성 수용체는 아세틸콜린과 무스카린에 의해 활성화된다. 포유류에서는 M1부터 M5까지 다섯 가지 하위 유형이 확인되었으며, 각각 다른 신호 전달 경로를 사용한다.

  • M1, M3, M5 수용체: Gq 단백질과 연결되어 포스포리파제 C(PLC)를 활성화시킨다. 이는 세포 내 IP3과 칼슘 농도를 증가시켜 일반적으로 세포를 흥분시키는 효과를 나타낸다.
  • M2, M4 수용체: Gi/Go 단백질과 연결되어 아데닐산 시클라제를 억제한다. 이는 세포 내 cAMP 농도를 감소시켜 일반적으로 세포 활동을 억제하는 효과를 나타낸다.


이 수용체들은 중추신경계와 말초신경계의 여러 조직에 분포한다. 특히 심장, 폐, 상부 소화기관, 땀샘 등에서 중요한 역할을 수행한다. 예를 들어, 백내장 수술 시 아세틸콜린을 사용하여 동공을 빠르게 수축시키는 것은 이 수용체를 통한 작용이다.

반대로, 아트로핀이나 스코폴라민과 같은 물질은 무스카린성 아세틸콜린 수용체를 차단하는 길항제로 작용한다. 아트로핀은 식물 벨라돈나풀에서 추출하며, 아세틸콜린과 수용체 결합 부위에서 경쟁하는 비선택적 길항제이다. 아세틸콜린과 반대로 동공을 확장시키는 효과가 있다.

7. 관련 질병 및 약물 작용

아세틸콜린 신호 전달 시스템의 이상은 중증 근무력증[66][27]이나 알츠하이머 병[45]과 같은 특정 질병과 관련이 있다. 이러한 질병의 치료 또는 증상 완화를 위해 아세틸콜린 시스템에 영향을 미치는 약물들이 사용된다.

아세틸콜린의 효과를 모방하거나 강화하는 작용제와 그 효과를 차단하는 길항제는 아세틸콜린 관련 질환 치료에 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 아세틸콜린에스터레이스 저해제는 중증 근무력증 증상 완화에 사용되며[67][28], 특정 아세틸콜린 수용체 작용제는 알츠하이머 병 치료에 이용되기도 한다. 아세틸콜린 시스템에 영향을 미치는 다양한 약물과 그 구체적인 작용 기전에 대해서는 하위 섹션에서 더 자세히 다룬다.

7. 1. 중증 근무력증

중증 근무력증은 신체가 니코틴성 아세틸콜린 수용체에 대한 항체를 부적절하게 생성하여 정상적인 아세틸콜린 신호 전달을 저해함으로써 발생하는 자가면역질환이다.[66][27] 이 질환의 주요 특징은 근육 쇠약과 쉬운 피로감이며, 시간이 경과함에 따라 운동 종판이 파괴될 수 있다.[66][27]

중증 근무력증의 증상 치료에는 아세틸콜린에스터레이스(AChE)를 억제하는 약물이 효과적으로 사용된다.[67][28] 네오스티그민, 피소스티그민, 또는 주로 피리도스티그민과 같은 약물들이 여기에 해당한다.[28] 이 약물들은 신경근 접합부의 시냅스 틈새에서 아세틸콜린이 아세틸콜린에스터레이스에 의해 분해되는 것을 억제하여, 아세틸콜린이 수용체와 상호작용할 수 있는 시간을 늘려 신호 전달을 개선하는 방식으로 작용한다.[67][28]

7. 2. 알츠하이머병



아세틸콜린을 생산하는 콜린성 시스템이 손상되면 알츠하이머 병과 연관된 기억 손실이 생길 수 있다.[45] 아세틸콜린 수용체 작용제는 중증 근무력증과 알츠하이머 병을 치료하는 데 이용된다.

7. 3. 콜린성 계에 작용하는 약물

아세틸콜린의 활성을 조절하는 약물은 의학적으로 중요하게 사용된다. 아세틸콜린 시스템에 영향을 미치는 약물은 크게 시스템을 자극하는 작용제(agonist)와 억제하는 길항제(antagonist)로 나눌 수 있다.

이 약물들은 아세틸콜린 수용체에 직접 결합하여 작용하거나, 아세틸콜린을 분해하는 효소인 아세틸콜린에스터레이스(AChE)의 활성을 조절하는 등 간접적인 방식으로 영향을 미칠 수 있다. 작용제는 수용체의 활성을 증가시키고, 길항제는 수용체의 활성을 감소시킨다.

아세틸콜린과 주요 수용체에 작용하는 약물들의 예시는 다음과 같다.

아세틸콜린과 그 수용체[68]
약물NmNnM1M2M3
아세틸콜린, Carbachol, AChEi(Physostigmine, Galantamine, 네오스티그민, Pyridostigmine)+++++
니코틴, 바레니클린, Cotinine++
Succinylcholine+/-
Tubocurarine, Atracurium, Cisatracurium, Rocuronium, Vecuronium, Pancuronium-
Epibatidine, DMPP, Decamethonium+
Trimethaphan, Mecamylamine, 부프로피온, Dextromethorphan, Hexamethonium-
무스카린, Methacholine, Oxotremorine, Bethanechol, Pilocarpine+++
Atropine, Tolterodine, Oxybutynin---
Vedaclidine, Talsaclidine, Xanomeline, Ipratropium-
Pirenzepine, Telenzepine-
Methoctramin-
Darifenacin, 4-DAMP, Darifenacin, Solifenacin-


7. 3. 1. 아세틸콜린 수용체 작용제

아세틸콜린 수용체에 대한 작용제와 길항제는 수용체에 직접적으로 영향을 주거나, 또는 수용체에 결합하는 리간드를 분해하는 효소인 아세틸콜린에스터레이스(AChE)에 영향을 주어 간접적으로 효과를 낼 수 있다. 작용제는 수용체가 활성화된 정도를 높이고, 길항제는 반대로 낮춘다. 아세틸콜린 수용체 작용제는 아세틸콜린이 수용체에 결합하여 나타내는 효과를 모방하는 약물이다.

직접적으로 작용하는 아세틸콜린 수용체 작용제의 예시는 다음과 같다.

구분작용제 예시
직접 작용제



간접 작용제는 대부분 아세틸콜린에스터레이스(AChE)라는 효소를 억제하는 방식으로 작용한다. 그 결과, 신경전달물질인 아세틸콜린이 분해되지 않고 축적되어 근육, 분비샘, 중추신경계 등이 지속적으로 자극받게 된다. 이러한 약물은 효소 저해제의 한 종류로, 아세틸콜린의 분해를 늦춤으로써 그 작용을 강화한다. 아세틸콜린에스터레이스 저해제 중 일부는 사린이나 VX와 같은 신경 작용제로 사용되거나, 살충제(유기인산염이나 카바마이트)로 사용된다. 임상에서는 근육 이완제의 효과를 되돌리거나 중증 근무력증 및 알츠하이머 병의 증상을 완화하기 위해 사용된다.

아세틸콜린 자체는 여러 수용체에 비선택적으로 작용하고 아세틸콜린에스터레이스에 의해 빠르게 분해되기 때문에, 정맥 주사 약물로서는 치료적 가치가 낮다. 하지만 백내장 수술 시 동공을 수축시켜 수술 후 빠른 회복을 돕기 위해 점안액 형태로 사용되기도 한다.

니코틴은 니코틴성 아세틸콜린 수용체에 결합하여 아세틸콜린의 효과를 모방하며 수용체를 활성화시킨다. 아세틸콜린이 이 수용체에 결합하면 나트륨 이온(Na+) 통로가 열려 세포 안으로 Na+이 유입된다. 이는 세포막의 탈분극을 유발하고 흥분성 시냅스 후 전위(EPSP)를 발생시킨다. 따라서 아세틸콜린은 골격근에 대해 흥분성으로 작용하며, 이때 발생하는 전기적 신호는 빠르고 짧게 지속된다. 니코틴성 아세틸콜린 수용체에 작용하는 화살 독인 쿠라레는 이후 임상적으로 유용한 약물 개발 연구에 영향을 주었다.

7. 3. 2. 아세틸콜린 수용체 길항제

아세틸콜린 수용체 길항제(antagonist|앤타고니스트영어)는 아세틸콜린 수용체에 결합하여 수용체의 활성 정도를 낮추는 물질이다.[1][2] 길항제는 수용체에 직접 영향을 주거나, 아세틸콜린을 분해하는 효소인 아세틸콜린에스터레이스(AChE)에 영향을 미쳐 간접적으로 작용할 수도 있다.[1] 아세틸콜린의 작용을 차단하거나 방해하는 길항제는 의학 분야에서 다양하게 활용된다.[2]

대표적인 아세틸콜린 수용체 길항제는 다음과 같다.

  • 아트로핀: 무스카린 수용체에서 아세틸콜린과 경쟁하는 비선택적 길항제이다.[3][4]
  • Ipratropium|이프라트로퓸영어[1]
  • 스코폴라민: 무스카린성 아세틸콜린 수용체를 억제한다.[4][1]
  • Tiotropium|티오트로퓸영어[1]
  • 디펜히드라민[1]
  • Mecamylamine|메카밀아민영어[1]
  • Hexamethonium|헥사메토늄영어[1]
  • Trimethaphan|트리메타판영어[1]
  • 큐라레


그 외에도 다음과 같은 길항제들이 있다.[1]

약물명
Atracurium|아트라쿠륨영어
Cisatracurium|시스아트라쿠륨영어
Doxacurium|독사쿠륨영어
Metocurine|메토쿠린영어
Mivacurium|미바쿠륨영어
Pancuronium|판쿠로늄영어
Rocuronium|로쿠로늄영어
석시닐콜린
Vecuronium|베쿠로늄영어


7. 3. 3. 기타 약물 작용 기전

아세틸콜린 시스템에 영향을 미치는 약물들은 수용체에 직접 작용하는 효능제(agonist)나 길항제(antagonist) 외에도 다양한 기전을 통해 작용할 수 있다. 이러한 약물들은 아세틸콜린의 합성, 방출, 분해 과정 등에 영향을 미쳐 간접적으로 아세틸콜린의 작용을 조절한다.

=== 아세틸콜린 분해 효소 저해 ===

아세틸콜린에스터레이스(AChE)는 신경전달을 마친 아세틸콜린을 콜린과 아세트산으로 빠르게 분해하여 작용을 종결시키는 효소이다. 콜린에스터레이스 저해제는 이 효소의 작용을 억제함으로써 시냅스 틈새의 아세틸콜린 농도를 높여 그 효과를 강화하고 지속시킨다.

이러한 저해제들은 다양한 용도로 사용된다.

  • 신경 작용제 및 살충제: 사린이나 VX와 같은 신경 작용제, 그리고 유기인산염이나 카바마이트 계열의 살충제는 아세틸콜린에스터레이스를 강력하게 억제한다. 이로 인해 아세틸콜린이 과도하게 축적되어 근육 경련, 분비샘 과다 활동, 호흡 마비 등을 일으켜 치명적인 결과를 초래할 수 있다. 식물이나 동물의 독 성분 중에도 콜린에스터레이스 저해제가 포함된 경우가 많다.
  • 임상적 이용: 의료 분야에서는 저용량의 콜린에스터레이스 저해제를 사용하여 특정 질환을 치료하거나 증상을 완화한다. 예를 들어, 수술 시 사용된 근육 이완제의 효과를 되돌리거나, 중증 근무력증 환자의 근력 약화를 개선하는 데 사용된다. 또한, 알츠하이머 병 환자의 인지 기능 저하를 늦추기 위해 뇌의 콜린성 활성을 증가시키는 약물(리바스티그민, 도네페질 등)로 사용되기도 한다.


=== 아세틸콜린 합성 저해 ===

아세틸콜린은 콜린 아세틸전이효소(ChAT)에 의해 콜린과 아세틸-CoA로부터 합성된다. 일부 물질은 이 효소의 기능을 방해하여 아세틸콜린 생성을 감소시킬 수 있다.

  • 유기 수은 화합물: 메틸수은과 같은 유기 수은 화합물은 효소의 티올(설프히드릴기)에 높은 친화성을 가지고 결합하여 콜린 아세틸전이효소의 기능을 저해한다. 이는 아세틸콜린 결핍을 유발하여 운동 기능 장애를 일으킬 수 있다.


=== 아세틸콜린 방출 조절 ===

신경 말단에서 아세틸콜린이 방출되는 과정을 조절하는 독소들도 있다.

  • 보툴리눔 독소: 흔히 '보톡스'로 알려진 보툴리눔 독소는 신경 말단에서 아세틸콜린의 방출을 억제한다. 이로 인해 신경 신호가 근육으로 전달되지 않아 근육 마비가 발생한다. 이러한 작용 기전은 근육 경직 치료나 미용 시술 등에 활용된다.
  • 검은과부거미 독: 검은과부거미의 독(알파-라트로톡신)은 보툴리눔 독소와 반대로 신경 말단에서 아세틸콜린을 대량으로 방출시킨다. 초기에는 과도한 아세틸콜린으로 인해 근육이 강하게 수축하지만, 결국 아세틸콜린이 고갈되면서 마비 상태에 이르게 된다.


=== 아세틸콜린 자체의 약물학적 이용 ===

아세틸콜린 자체는 다양한 수용체에 작용하여 효과가 비선택적이고, 체내에서 아세틸콜린에스터레이스에 의해 매우 빠르게 분해되기 때문에 전신 투여 약물로서의 치료적 가치는 제한적이다. 그러나 백내장 수술 시 동공을 빠르게 수축시켜 수술 후 회복을 돕기 위해 점안액 형태로 국소적으로 사용되기도 한다.

8. 진화적 관점

아세틸콜린(ACh)은 생명체의 모든 영역에서 다양한 목적으로 사용된다. ACh의 전구체인 콜린은 수십억 년 전 단세포 생물이 세포막 인지질을 합성하는 데 사용되었을 것으로 추정된다. 이후 콜린 수송체가 진화하면서 세포 내 콜린이 풍부해졌고, 이는 아세틸콜린 생산을 포함한 다른 합성 경로에 콜린이 통합되는 계기가 되었다. 아세틸콜린은 박테리아, 곰팡이 및 다양한 동물에서 사용되며, 그 작용은 주로 GPCR이나 이온 채널과 같은 막 단백질을 통해 이루어진다.

아세틸콜린 수용체에는 크게 두 가지 주요 유형, 즉 무스카린성 수용체와 니코틴성 아세틸콜린 수용체가 있다. 이 두 수용체는 아세틸콜린에 반응하도록 수렴 진화한 것으로 보인다. 즉, 공통 조상에서 유래한 것이 아니라 각기 다른 수용체 계열에서 독립적으로 진화했다는 의미이다. 니코틴성 아세틸콜린 수용체 계열의 역사는 25억 년 이상 거슬러 올라가는 것으로 추정되며, 무스카린성 수용체는 적어도 5억 년 전에 다른 GPCR에서 분화된 것으로 생각된다. 이 두 수용체 그룹은 각각 고유한 리간드 친화도와 신호 전달 메커니즘을 가진 수많은 아형으로 진화했다. 이러한 수용체 유형의 다양성 덕분에 아세틸콜린은 어떤 수용체 유형이 활성화되는지에 따라 다양한 생리적 반응을 일으키고, 생명 활동 과정을 동적으로 조절할 수 있게 된다. 또한, 아세틸콜린 수용체는 세로토닌의 5-HT3 수용체, GABA 수용체, 글리신 수용체와 서열 및 구조적으로 관련이 깊은데, 이는 이들이 공통된 진화적 기원을 가졌음을 강하게 시사한다.

참조

[1] 논문 Basic and modern concepts on cholinergic receptor: A review. 2012-10
[2] 서적 StatPearls StatPearls Publishing 2023-04-06
[3] 서적 StatPearls StatPearls Publishing 2019-06
[4] 서적 Nutritional and Herbal Therapies for Children and Adolescents https://archive.org/[...] Elsevier 2010
[5] 논문 Traced on the Timeline: Discovery of Acetylcholine and the Components of the Human Cholinergic System in a Primitive Unicellular Eukaryote ''Acanthamoeba'' spp. 2018-03
[6] 논문 Evidence of a M1-muscarinic GPCR homolog in unicellular eukaryotes: featuring ''Acanthamoeba'' spp bioinformatics 3D-modelling and experimentations https://figshare.com[...] 2017-06
[7] 논문 Применение атропина для контроля прогрессирования миопии 2018
[8] 논문 The Beat Goes On: The Story of Five Ageless Cardiac Drugs 2018-11
[9] 논문 Pharmacological management of anticholinergic delirium - theory, evidence and practice 2016-03
[10] 논문 Philosophy, perception, and neuroscience 2009
[11] 논문 The Nature and Function of Digital Information Compression Mechanisms in the Brain and in Digital Television Technology 2016
[12] 서적 StatPearls StatPearls Publishing 2023-04-06
[13] 서적 Miller's Anesthesia Elsevier Health Sciences 2009-01-01
[14] 논문 Acetylcholine-induced vasodilation is mediated by nitric oxide and prostaglandins in human skin 2005-02
[15] 논문 From waking to sleeping: neuronal and chemical substrates 2005-11
[16] 논문 Increases in cortical acetylcholine release during sustained attention performance in rats 2000-06
[17] 논문 An involvement of acetylcholine in object discrimination learning and memory in the marmoset 1984
[18] 논문 The cholinergic hypothesis of Alzheimer's disease: a review of progress 1999-02
[19] 논문 The cholinergic system, EEG and sleep 2011-08
[20] 논문 Cholinergic systems in the rat brain: III. Projections from the pontomesencephalic tegmentum to the thalamus, tectum, basal ganglia, and basal forebrain 1986-05
[21] 논문 Cholinergic systems in the rat brain: IV. Descending projections of the pontomesencephalic tegmentum 1989-12
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