이 중에서도 중추신경계에서 특히 중요한 역할을 하는 아미노산은 흥분성 신경전달물질인 글루타메이트(Glutamate;글루탐산)와 억제성 신경전달물질인 GABA(Gamma-aminobutyric acid)입니다. 이 두 물질 외에 아스파테이트(Aspartate)와 글리신(Glycine)도 신경전달물질로서의 역할을 합니다. 그러나 이 두 물질은 뇌간과 말초신경계에서 주로 관찰됩니다. 글리신은 억제성, 아스파테이트는 흥분성 작용을 하는 신경전달물질로 작용합니다.

감마아미노낙산(GABA ; Gamma-Aminobutyric acid)

GABA(gamma-aminobutyric acid)는 GAD(glutamic acid decarboxylase)효소에 의해 글루타메이트(glutamic acid)에서 생성됩니다. 알릴글리신(allylglycine)이란 약물로 GAD 효소를 비활성화 시켜서 GABA의 합성을 막을 수 있습니다.

중추신경계의 주요 억제성 신경전달물질인 GABA는 중추신경계 수용기의 약 40%가 GABA 수용기일 정도로 많은 비중을 차지하고 있습니다. 흥분성 신경전달물질인 글루타메이트의 수용기가 약 15~20%를 차지하는 것을 보면 신경계에서 억제성 신호가 더 일반적이라는 것을 알 수 있습니다. GABA에 의한 억제성 통제는 신경계 활동에 매우 중요한 역할을 합니다. 예를 한 번 들어보겠습니다. 뇌에서는 수많은 뉴런이 서로 연결되어 신호를 주고받습니다. 이 중 한 뉴런이 이웃한 뉴런들에게 보낸 흥분성 신호가 억제성 신호 없이 계속 전달된다고 합시다. 이 흥분성 신호는 이웃 뉴런들에게, 이웃의 이웃 뉴런들에게….이런 식으로 처음 신호를 보낸 뉴런까지 흥분시키면서 겉잡을 수 없게 됩니다. 실제로 이런 일이 가끔 뇌에서 일어나는데, 이 현상을 발작(seizure)이라고 합니다. 간질(epilepsy)이 발작 현상을 동반하는 대표적인 신경질환이지요. 실제 정상 뇌에서는 GABA를 비롯한 억제성 신경전달물질들이 이런 일이 일어나지 않도록 막습니다.

GABA 수용체에는 두 가지 종류가 있는데, GABAA수용체와 GABAB수용체입니다. GABAA수용체는 이온성(ionotropic)수용체로, Cl- 채널의 개폐를 조정합니다. GABAB수용체는 대사성(metabotropic)수용체로, K+채널의 개폐를 조절합니다.

GABAA수용체는 적어도 5개의 서로 다른 물질들과 결합할 수 있는 수용기를 가지고 있습니다. GABA수용기, 바르비트루산(barbiturate)수용기, 피크로톡신(picrotoxin)수용기, 스테로이드(steroid)수용기, 벤조디아제핀(benzodiazepine)수용기 가 GABAA수용체에 존재한다고 생각되는 수용기들입니다. 알콜도 GABAA수용체에 결합할 수 있다고 하지만, 아직 그 수용기의 위치는 밝혀지지 않았습니다.

이 중에서도 당연히 GABA수용기가 주가 됩니다. 이 GABA 수용기에 무스키몰(muscimol)이란 약물은 GABA가 결합하는 부위에 결합하여 수용기를 활성화시킵니다. 이런 물질을 직접적 작용제(direct agonist)라고 합니다. 반면에 비쿠쿨린(bicuculline)이란 약물은 GABA 수용기에 결합하여 GABA의 작용을 막습니다. 이런 물질은 직접적 길항제(direct antagonist)라고 합니다.

GABAA수용체에 있는 수용기 중 두 번째로 살펴볼 수용기는 벤조디아제핀(benzodiazepine)이라는 약물이 결합하는 수용기입니다. 벤조디아제핀은 안정제(tranquilizing drug)로 쓰이는 약물들을 말합니다. 이런 약물들에는 디아제팜(diazepam;상품명 바륨{Valium}), 리브리움(Librium;chlordiazepoxide)등이 있습니다. 이 약물들 모두 발작을 줄이고, 근육을 이완시키고, 걱정을 줄여주고, 수면을 촉진하는 역할을 합니다.

바르비트루산, 스테로이드 수용기에 결합하는 물질들(많은 스테로이드 호르몬들이 포함됩니다. 대표적인 예로 프로게스테론이 있습니다.), 그리고 벤조디아제핀은 모두 GABAA수용체의 작용을 촉진시킵니다. 특히 벤조디아제핀은 효과적인 항불안제(anxiolytic)로, 불안 장애(anxiety disorder)에 걸린 사람들을 치료하는 데에 쓰입니다.

피크로톡신(picrotoxin)은 벤조디아제핀이나 바르비트루산과 반대되는 작용을 합니다. GABAA수용체와 결합하여 GABAA수용체의 기능을 방해합니다. 충분히 많은 양의 피크로톡신을 섭취하면 경련(convulsion)이 일어납니다.

하지만 실제로 뇌는 스스로 바륨(Valium)이나 바르비트루산, 피크로톡신 등을 만들지 않습니다. 이런 수용기에 결합하는 실제 리간드(ligand)는 아직 발견하지 못했다고 합니다.

GABAB수용체는 대사성 수용체로 G-단백질과 연결되어 있습니다. GABAB수용체의 활성화는 K+채널을 여는 것으로 이어져 시냅스 후 전위에 과분극을 일으켜 시냅스 후 전위를 억제합니다. 작용제(agonist)로 바클로펜(baclofen)이 있고, 길항제로 CGP335348이 있습니다.