자율신경계 (Autonomic Nervous System)

생체의 많은 계(예, 소화, 순환)는 자율 신경계와 내분비계)에 의해서 자동적으로 조절된다. 자율 신경계의 조절은 negative feedback 인 경우가 많으며, 정보를 시상하부와 연수에 있는 중추에 운반하는 많은 구심성(감각) 섬유가 있다. 이들의 중추는 자율 신경계의 원심성 출력(outflow)을 조절한다. 자율 신경계는 해부학적 기반으로 교감 신경계(sympathetic system) 와 부교감 신경계(parasympathetic system)로 나누어진다. 많은 기관은 양 신경계에 의해 통상적으로 상반되는 작용의 지배를 받고 있다. 다른 조직에 대한 교감(左), 부교감(右)의 흥분 작용은 내측의 란에 표시되어 있다. 다른 장기에서 일어나는 효과는 외측의 란에 표시되어 있다.

교감신경은 척수의 흉요영역 (T1-L3)을 출발하여 척추주위신경절(paravertebral ganglia)이나, 척추전신경절(prevertebral ganglia)과 복강의 신경총에 접속된다. 절후의 무수 신경섬유(左, ---)는 신경절 뉴론에서 일어나며 신체 대부분 장기의 신경 지배를 한다(左).
교감신경 말단에서 방출되는 전달 물질은 noradrenaline 이다. 이런 전달 물질의 불활성화는 대부분 신경 말단으로의 재섭취에 의한다. 일부 절전 교감 섬유는 직접 부신 수질(△)로 가서, 순환 중에 adrenaline을 방출한다. Noradrenaline과 adrenaline은 α, β1, β2, adrenaline 수용체(左端)에 작용하여 효과기장기에 작용을 일으킨다.
부교감계의 절전 섬유는 뇌신경(특히 III, VII, IX, X)과 제 3, 4선 추근을 경유하여 중추신경계를 거친다. 신경절과 접속하는 데까지 교감 섬유보다도 훨씬 길게 주행하여 신경절이 조직 자체(右)에 있는 경우도 적지 않다. 부교감 절후섬유의 신경 말단은 acetylcholine을 방출하여 muscarine 수용체를 활성화하여 효과기장기(右)에 작용한다. 시납스로 방출된 acetyl-choline은 acetylcholin esterase에 의해 불활성화 된다.

절전 신경섬유(교감, 부교감 : -)는 모두 유수 (myelinated)하며, 신경 말단으로부터 acetylcholine을 방출하여 nicotine 수용체를 활성화함으로써 신경절 뉴론을 탈분극시킨다.

 

Adrenaline은 대부분의 교감신경 효과를 나타낸다. 즉, 교감신경 작용 물질이다. 1904년 Elliot adrenaline이 교감신경 전달 물질이다라고 시사하였으나 1910년 Dale은 noradrenaline이 교감신경 자극에 훨씬 유사함을 지적하였다.

 

교감신경 자극의 효과는 "공포 또는 도주 반응(fright or flight reaction)"에 적합한 생체내의 변화라고 생각하면 매우 기억하기 쉽다. 다음 효과 중 어느 것이 흥분성인지, 억제성인지 주목할 것 :
(1) 산동 (망막에 빛이 많이 도달).
(2) 기관지확장 (환기량 증가촉진).
(3) 심박수와 심수축력이 증가되고 혈압이 상승한다(골격근의 활동 증가 -- 질주!-- 로 혈액 수송 증가).
(4) 피부와 내장의 혈관 수축 및 골격근의 혈관 확장(근으로의 혈액의 적당한 재분포).
(5) 여분의 energy 공급을 위해 당원 분해 (glycogenolysis)를 자극하여 혈당을 증가시킨다. 위장관과 방광은 이완된다.

 

Adrenaline 수용체는 주요 두 형태로 나누어진다. α-수용체는 교감신경작용성 amine의 흥분 작용을 전달하며, 반면에 억제 작용은 일반적으로  β-수용체에 의해서 전달된다(예외, α- 자극이 억제성인 장관과 β- 자극이 흥분성인 심장), α-수용체와  β-수용체에 의한 전달 반응은 : (1) α-, β-수용체를 각각 선택적으로 차단하는 phentolamine과 propranolol에 의해서, 또 (2) noradrenaline(NA), adrenaline(A), isoprenaline(I)의 다른 조직에 있어서 상대적 효력에 의해서 식별할 수 있다. 흥분성 (α) 반응을 비교하면 효력의 순서는 NA>A>I 이지만, 억제성 (β) 반응에서는 이의 순서는 역으로 된다(즉, I>A>NA).

β-adrenaline 수용체는 균일하지 않다. 예를 들면, noradrenaline은 심장 β-수용체의 효과적인 흥분약이지만, 혈관확장을 매개하는 β-수용체에는 거의 혹은 전혀 작용이 없다. 약물에 대해서 나타나는 분별적 감수성의 형태를 기본으로 β-수용체는 β1(심장, 소장평활근)과 β2(기관지, 혈관, 자궁의 평활근)의 2형태로 나누어진다.

α-adrenaline 수용체는 본래 시냅스 후(α1), 시냅스 전(α2) 의 어디에 존재하는가에 따라서 2군으로 나누고 있다. 시납스에서 방출된 noradrenaline에 의한 시냅스 전 α2-수용체의 흥분은 보다 전달 물질 방출을 감소시킨다(negative feedback), 시냅스 후 α2-수용체는 소수의 조직, 예를 들면, 뇌와 혈관 평활근(그러나 주로 α1) 에 존재한다. 

 

Acetylcholine은 이하에 의해서 방출되는 전달 물질이다 :
1. 모든 절전 자율신경(즉, 교감, 부교감 모두).
2. 모든 절후 부교감신경.
3. 일부 절후 교감신경(즉, 체온조절 한선과 골격근 혈관 확장섬유).
4. 부신수질로의 신경
5. 골격근 종말판에 대한 체성운동신경,
6. 중추신경계의 일부 뉴론,

Acetylcholine 수용체(choline 작용성 수용체)는 muscarine양의 subtype로 나누어진다(원래 각각 nicotine과 muscarine에 대한 여러 조직의 감수성을 측정하여 결정하였다). 무스카린 수용체 절후 부교감 신경섬유의 신경 말단에서 방출된 acetylcholine은 무스카린 수용체에 작용하며 atropine에 의해서 선택적으로 차단된다.

 

무스카린 수용체에는 3개의 subtype가 있으며 M1. M2. M3 라고 부른다. M1-수용체는 뇌와 위벽 세포에, M2-수용체는 심장에, M3-수용체는 평활근과 분비선에서 볼 수 있다. M1-수용체를 선택적으로 차단하는 pirenzepine의 경우를 제외하고 임상에서 유용한 무스카린 작용약과 길항약은 무스카린 수용체의 다른 subtype에 거의 혹은 전혀 선택성을 나타내지 못한다.

니코틴 수용체는 자율 신경절과 부신수질에서 볼 수 있으며, 그곳에서 acetylcholine(또는 니코틴)의 효과는 hexa-methonium으로 선택적으로 차단된다. 골격근 신경근접합부의 nicotine 수용체는 hexamethonium으로 차단되지 않지만, tubocurarine으로 차단된다. 따라서, 신경절과 신경근접합부의 수용체는 다르지만 두형은 nicotine으로 자극되기 때문에 nicotine양이라고 부른다.

Acetylcholine의 작용

Muscarine 효과는 주로 부교감 신경 작용성이며(발한과혈관 확장을 제외한다). 일반적으로 교감신경 자극으로 일어나는 효과와는 반대이다. Muscarine 효과는 축동, 근시의 조절, 다람의 수성 타액 분비, 기관지 수축, 기관지 분비, 저혈압(서맥과 혈관 확장에 의한다), 위장관 운동성과 분비의증가, 방광 수축, 발한 작용이 있다.

Nicotinic 효과는 모든 자율 신경절의 자극이다. 그러나 신경절에 있어서 acetylcholine의 작용은 muscarine 수용체에 있어서 효과와 비교하면 비교적 약하며, 따라서 부교감신경 효과가 우세하다. 교감 신경계에 있어서 acetylcholine nicotine 작용은, 예를 들면 고양이 혈압에서 atropine으로 muscarine 작용을 차단시킴으로써 나타낼 수 있다. 이때, Acetylcholine의 고용량을 정맥주사 하면 혈압의 상승이 일어난다. 교감신경절과 부신수질의 흥분으로 혈관 수축과 빈맥을 일으키기 때문이다.