광감응성 약물을 통해 밝혀진 제5형 대사성 글루타메이트 수용체의 '양날의 검' 역할

핵심 개념

광감응성 약물을 이용하여 제5형 대사성 글루타메이트 수용체의 뇌 영역별 기능을 규명하였으며, 전전두엽 피질과 시상에서의 수용체 차단이 진통 효과를 나타내는 반면, 편도체에서의 차단은 오히려 통증을 악화시키는 것으로 나타났다.

초록

이 연구는 광감응성 약물을 이용하여 제5형 대사성 글루타메이트 수용체의 뇌 영역별 기능을 규명하였다. 만성 신경병증성 통증 모델 마우스에서 수용체 차단제인 JF-NP-26과 alloswitch-1을 전신 투여하고, 특정 뇌 영역에 광자극을 가해 수용체 활성을 조절하였다.

그 결과, 전전두엽 피질(내측 전전두엽, 전대상피질)과 시상에서의 수용체 차단이 진통 효과를 나타냈지만, 편도체에서의 차단은 오히려 통증을 악화시켰다. 전전두엽 피질 신경세포의 전기생리학적 분석 결과, 수용체 차단이 흥분성 시냅스 전달을 증가시키고 억제성 입력을 감소시켜 진통 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 반면 편도체에서는 수용체 차단이 편도핵 출력 신경세포로의 피드포워드 억제를 감소시켜 통증을 악화시키는 것으로 나타났다.

이 연구 결과는 제5형 대사성 글루타메이트 수용체의 뇌 영역별 기능이 다양하며, 전전두엽 피질과 시상에서의 수용체 차단이 진통 효과를 나타내는 반면 편도체에서는 오히려 통증을 악화시킬 수 있음을 보여준다. 이는 전신적으로 투여되는 수용체 차단제의 진통 효과가 제한적인 이유를 설명할 수 있으며, 특정 뇌 영역을 표적으로 하는 맞춤형 치료 전략의 필요성을 시사한다.

통계

만성 신경병증성 통증 모델 마우스에서 제5형 대사성 글루타메이트 수용체 활성화가 내측 전전두엽 피질, 전대상피질, 편도체에서 증가하였지만 시상에서는 변화가 없었다.
전전두엽 피질 신경세포에서 alloswitch-1 처리가 흥분성 시냅스 전달을 증가시켰으며, 이는 청색광 조사로 비활성화되고 녹색광 조사로 재활성화되었다.
편도체 중심핵 신경세포에서 alloswitch-1 처리가 피드포워드 억제성 시냅스 전달을 감소시켰으며, 이는 청색광 조사로 비활성화되고 녹색광 조사로 재활성화되었다.

인용구

"제5형 대사성 글루타메이트 수용체의 작용은 통증 신경회로 내에서 균일하지 않다."
"편도체에서의 제5형 대사성 글루타메이트 수용체 차단은 전반적인 진통 효과를 제한할 수 있다."

핵심 통찰 요약

A “double-edged” role for type-5 metabotropic glutamate receptors in pain disclosed by light-sensitive drugs

by Notartomaso,... 게시일 www.biorxiv.org 01-03-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.02.573945v1

더 깊은 질문

제5형 대사성 글루타메이트 수용체 차단제의 진통 효과가 제한적인 이유는 무엇일까?

제5형 대사성 글루타메이트 수용체 차단제의 진통 효과가 제한적인 이유는 뇌 영역별로 수용체의 역할이 다양하기 때문일 수 있습니다. 연구 결과에 따르면, 뇌의 다양한 영역에서 제5형 대사성 글루타메이트 수용체의 차단이 진통 효과를 나타내는 것으로 나타났습니다. 그러나 특히 편도체에서의 수용체 차단은 예상과는 달리 통증 임계값을 낮추는 결과를 보여 제한적인 진통 효과를 나타낼 수 있습니다. 이러한 다양한 뇌 영역에서의 수용체 역할의 차이로 인해 제5형 대사성 글루타메이트 수용체 차단제의 진통 효과가 제한적으로 나타날 수 있습니다.

편도체에서 수용체 차단이 통증을 악화시키는 정확한 기전은 무엇일까?

편도체에서의 수용체 차단이 통증을 악화시키는 정확한 기전은 주로 중심핵(CeA)의 활동에 영향을 미치는 것으로 보입니다. 연구 결과에 따르면, 편도체에서의 제5형 대사성 글루타메이트 수용체 차단은 중심핵의 활동을 조절하여 통증을 악화시킬 수 있습니다. 이는 편도체의 수용체 차단이 중심핵의 활동을 억제하고, 이로 인해 중추핵의 출력 신경세포에 대한 피드포워드 억제를 감소시키는 결과를 가져와서 통증 행동을 촉진할 수 있습니다. 따라서, 편도체에서의 제5형 대사성 글루타메이트 수용체 차단이 중심핵의 활동을 조절하여 통증을 악화시키는 것으로 보입니다.

제5형 대사성 글루타메이트 수용체 이외의 다른 신경전달물질 수용체들도 뇌 영역별로 다양한 역할을 할 수 있을까?

제5형 대사성 글루타메이트 수용체 이외의 다른 신경전달물질 수용체들도 뇌 영역별로 다양한 역할을 할 수 있습니다. 뇌 영역마다 다양한 신경전달물질 수용체들이 존재하며, 이들은 각기 다른 생리학적 기능을 수행합니다. 예를 들어, 세로토닌 수용체는 감정과 기분 조절에 관여하며, 도파민 수용체는 보상 시스템과 운동 조절에 영향을 줍니다. 아세틸콜린 수용체는 학습과 기억에 관여하며, GABA 수용체는 신경전달물질의 억제적 역할을 합니다. 따라서, 다양한 신경전달물질 수용체들이 뇌 영역별로 다양한 역할을 할 수 있으며, 이는 뇌의 복잡한 기능과 조절에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다.