5-HT 수용체

1. 개요

5-HT 수용체는 G 단백질 연결 수용체(GPCR)와 리간드 개폐 이온 채널로 분류되며, 중추 및 말초 신경계에 분포한다. 현재까지 14개의 아형이 확인되었으며, 각 아형은 작용 기전, 분포, 기능이 다르다. 5-HT₁, 5-HT₂, 5-HT₃, 5-HT₄, 5-HT₅, 5-HT₆, 5-HT₇ 계열로 나뉘며, 5-HT₃ 수용체를 제외한 모든 수용체는 G 단백질 연결 수용체이다. 각 수용체는 다양한 생리적 기능에 관여하며, 불안, 우울, 편두통 등과 관련된 질병의 치료 표적으로 활용된다.

2. 분류

5-HT 수용체는 G 단백질 연결 수용체 (GPCR) 계열과 리간드 개폐 이온 채널 계열로 크게 나눌 수 있다. G 단백질 연결 수용체는 7개의 막관통 도메인을 가지며, 세포 내 신호 전달을 통해 다양한 효과를 나타낸다. 리간드 개폐 이온 채널은 이온의 세포막 투과를 조절하여 빠른 신경 전달을 매개한다. 현재까지 14종의 5-HT 수용체 아형이 확인되었으며, 이들은 작용 기전, 분포, 기능 등에 따라 분류된다.

배추흰나비에서 새로운 5-HT 수용체가 분리되어 pr5-HT₈로 명명되었지만, 이 수용체는 포유류에서는 발견되지 않으며, 알려진 5-HT 수용체들과 낮은 유사성을 보인다.

5-HT_1P 수용체는 기능적 연구와 방사성 리간드 결합 연구를 통해 구분되지만, 아직 확실하게 확인되지는 않았다.

2.1. 5-HT₁ 계열

5-HT₁ 수용체는 G_i/G_o 단백질과 결합하여 cAMP (cyclic AMP) 생성을 억제한다. 이 계열에는 5-HT_1A, 5-HT_1B, 5-HT_1D, 5-HT_1E, 5-HT_1F 수용체가 속한다.

2.2. 5-HT₂ 계열

5-HT₂ 수용체는 G_q/G₁₁ 단백질과 결합하여 포스포리파아제 C를 활성화하고, 세포 내 IP₃ (inositol trisphosphate) 및 DAG (diacylglycerol) 농도를 증가시킨다. 이는 흥분성 신경 전달을 유발한다.

5-HT₂ 수용체 계열에는 5-HT_2A, 5-HT_2B, 5-HT_2C 수용체가 포함된다.

* 5-HT_2A 수용체: 중추신경계에서 신경 흥분, 행동적 영향, 평활근 수축, 혈관 수축 및 확장, 혈소판 응집 등에 관여한다. α-메틸-5-HT, LSD 등이 작용제로, 케탄세린, 시프로헵타딘, 피조티펜, LSD, 비정형 항정신병 약물 등이 길항제로 작용한다.
* 5-HT_2B 수용체: 위에서 수축을 일으킨다. 노르펜플루라민, α-메틸-5-HT, LSD 등이 작용제로, 요힘빈, LSD 등이 길항제로 작용한다.
* 5-HT_2C 수용체: 중추신경계의 맥락총에서 뇌척수액 (CSF) 분비에 관여한다. α-메틸-5-HT, 아고멜라틴, LSD 등이 작용제로, 메스렐긴, 아고멜라틴, LSD 등이 길항제로 작용한다.

조현병의 음성 증상이나 항정신병 약물의 부작용인 파킨슨 증상을 개선하는 것은 세로토닌 5-HT_2A 수용체 길항 작용을 갖는 비정형 항정신병 약물로 알려져 있다.

2.3. 5-HT₃ 계열

5-HT₃ 수용체는 리간드 개폐 이온 채널로, 세로토닌이 결합하면 나트륨 이온(Na⁺)과 칼륨 이온(K⁺)의 투과도를 증가시켜 탈분극을 유발한다. 이는 빠른 흥분성 신경 전달에 관여한다. 5-HT₃ 수용체는 중추 및 말초 신경계에 분포하며, 신경 흥분, 불안, 구토 등에 영향을 미친다.

2.4. 5-HT₄, 5-HT₅, 5-HT₆, 5-HT₇ 계열

5-HT₄ 수용체는 G_s 단백질과 결합하여 cAMP의 세포 수준을 증가시켜 흥분을 유발한다. 소화관과 중추신경계에서 신경 흥분과 위장 운동을 조절한다. 작용제로는 5-메톡시트립타민, 메토클로프라미드, 렌자프라이드(:en:renzapride), 테가세로드(:en:tegaserod) 등이 있으며, 길항제로는 GR113808이 있다.

5-HT₅ 수용체는 G_i/G_o 단백질과 결합하여 cAMP의 세포 수준을 감소시켜 억제를 유발한다. 중추신경계에서의 기능은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.

5-HT₆ 수용체는 G_s 단백질과 결합하여 cAMP의 세포 수준을 증가시켜 흥분을 유발한다. 중추신경계에서 장기 기억 및 신경 영양 인자 조절에 관여하며, 클로자핀이 길항제로 작용한다.

5-HT₇ 수용체는 G_s 단백질과 결합하여 cAMP의 세포 수준을 증가시켜 흥분을 유발한다. 중추신경계, 소화관, 혈관에서의 기능은 아직 명확하게 밝혀지지 않았으며, 작용제로는 5-카르복시트립타민, LSD 등이 있고, 길항제로는 메티오테핀이 있다.

3. 아형

7개의 일반적인 세로토닌 수용체 종류는 총 14개의 알려진 세로토닌 수용체를 포함한다. 15번째 수용체 5-HT_1P는 기능적 연구와 방사성 리간드 결합 연구를 통해 구별되었지만, 그 존재는 아직 확정적으로 확인되거나 반증되지 않았다.

4. 임상적 의의

5-HT 수용체는 다양한 질환의 병태 생리에 관여하며, 많은 약물의 작용 표적이 된다.

* 우울증에 사용되는 항우울제의 정신 약리 작용은 주로 세로토닌 5-HT 수용체와 관련된 작용에서 비롯된다고 여겨진다.
* 조현병의 음성 증상이나 항정신병 약물의 부작용인 파킨슨 증상을 개선하는 것은 세로토닌 5-HT_2A 수용체 길항 작용을 갖는 비정형 항정신병 약물이라고 여겨진다.

5. 5-HT₁-like

1998년까지, 다수의 수용체들이 "5-HT₁-like"로 분류되었으나, 이들이 5-HT_1B, 5-HT_1D, 5-HT₇ 수용체의 이질적인 집단이므로 해당 분류는 불필요하다는 주장이 제기되었다.