도파민
1. 개요
도파민(영어: Dopamine)은 중추신경계에 존재하는 신경전달물질로서, 아드레날린, 노르에피네프린의 전구체이기도 하다.[1]
중뇌의 흑질(substantia nigra, SN)과 복측피개야(ventral tagmental area, VTA) 영역의 도파민 신경세포에서 분비되어 신경신호전달 뿐만 아니라, 의욕, 행복, 기억, 인지, 운동 조절 등 뇌에 다방면으로 관여한다.
뇌에 도파민이 너무 과도하거나 부족하면 ADHD, 조현병, 치매, 우울장애[2] 증상을 유발하기도 한다. 흑질의 도파민을 생성하는 세포가 특이적으로 파괴되어 운동 능력이 점차 떨어지는 질환이 파킨슨병이다. 즉, 연구 결과 파킨슨병을 앓고 있는 환자의 뇌 속에는 도파민이 부족하다는 사실이 밝혀졌다. 따라서 도파민은 파킨슨병 치료에 사용되고 있다.[3]
프로락틴의 분비를 억제시키기도 한다. 때문에 프로락틴방출억제호르몬(PIH)라고도 불린다.
2. 역할
2.1. 운동 신경 조절
흑질(SN) 부위의 도파민 신경세포가 관여한다. 운동신경을 자극시키거나 억제시킬 때 사용되며, 인간이 정상적으로 움직일 수 있도록 조절해준다. 이게 부족해지면 파킨슨병으로 진단하며, 온몸이 떨리면서 움직임이 눈에 띄게 둔해지는 일이 벌어지고 움직임에 안정성이 떨어진다. 자세한 건 파킨슨병 참고. 조현병 환자가 약물치료시 파킨슨병환자와 비슷한 움직임을 보이는 이유이다.
2.2. 감정 조절
복측피개야(VTA) 영역의 도파민 신경세포가 작용하며 측좌핵, 해마, 전전두피질 등과 연결된 대표적인 보상회로를 구성하고 있다. 사실 위 항목보다 이 부분이 중요한데, 도파민은 인간을 흥분시켜 '''인간이 살아갈 의욕과 흥미를 부여하는 신경 전달 물질''' 중 하나이다. 이쪽에서 도파민이 결핍되면 무엇을 해도 금방 질리고 쉽게 귀찮아지며, 모든 일에 쉽게 흥미를 느끼지 못하게 된다. 다만, 그 양이 너무 과해도 문제가 생기는데, 조현병이 대표적인 현상이다.
인간이 무언가를 하겠다고 결심하거나 하고 싶다는 의욕을 느끼게 해주는 게 이 도파민이며, 인간이 일을 해내어 얻는 성취감이나 도취감 또한 도파민이 없다면 세상에 존재하지 않을 감정이다. 글을 완성시켰을 때 느껴지는 성취감 역시 이 도파민의 분비로 인해 경험할 수 있으며, 도파민이 없으면 성취감 따윈 없다.
도파민은 이러한 의욕을 샘솟게 해주는 신경 전달 물질이기 때문에, 분비되면 될수록 쾌락을 느끼며, 두뇌 활동이 증가하며 학습 속도, 정확도, 인내, 끈기, 작업 속도 등에 영향을 준다. 따라서 각성제들은 기본적으로 도파민 분비를 촉진하거나[4], 도파민의 재흡수를 막아서 도파민의 총량을 늘리는 약물들이다.[5]
극단적으로 도파민을 '''최대 1,200%'''까지 증가시키는 메스암페타민(히로뽕)[6] 을 투여하면, 흔히 다행감(euphoria)이라고 불리는 극도의 행복감과, 며칠 동안 잠이 오지 않을 정도의 극단적인 각성 효과, 그리고 작업 능력의 향상이 일어난다.[7]
그러나 인체는 항상 항상성을 유지하려 한다. 도파민이 지나치게 많을 경우 그와 비례하여 도파민 수용체가 줄어드는데(Down-regulation), 이는 인체가 스스로 도파민에 대한 감수성을 낮추게 되는 것이다. 그래서 도파민 재흡수 억제제와 촉진제를 남용할 경우, 도파민 수용체가 마구잡이로 파괴되어 약물의 효과 뿐만 아니라 일상 생활에서의 행복조차 느끼지 못하게 돼 더욱 더 약물을 갈망하게 되며 결국 약물을 복용, 투여하지 않으면 행복을 느끼지 못하는 신세가 된다.[8][9]
그리고 도파민이 너무 과다하게 분비될 경우 강박증, 조현병, 과대망상 등 쓸데없는 일까지 과도하게 몰입하게 되며, 무언가를 하지 않으면 너무나도 답답하기 때문에 칫솔로 온 집안을 청소한다거나, 책에있는 글자수를 전부 세본다거나, 자기 이를 계속 갈아서 잇몸과 이를 끔살 수준으로 혹사시켜 망치는 등 각종 이상증상이 일어난다.[10] 그래서 리스페리돈같은 항정신병제의 경우 이런 도파민 수용체를 막아버려서 제 정신으로 살 수 있게 도와준다.
대표적 문제가 바로 '''중독 현상'''이다. 새로운 & 강렬한 자극에 계속 노출되면 도파민 과다분비로 중독되는 행위 외의 다른 모든 것에 흥미를 잃는 뇌구조로 변형된다고 한다. 다만 다행히도 '''뇌는 유연하기 때문에'''[11] 과도한 자극에서 계속해서 벗어나면 중독에서 탈출하거나 도로 원상태로 회복하는 것도 가능하다고 한다. 적절한(?) 도파민 수용체 돌연변이를 지니게 되면 공부 같은 것도 중독이 될 수 있다(...).
한편, 한 연구 결과에 따르면 도파민은 단순히 행복이나 쾌감에만 관여하는 것이 아니라 두려움이나 공포(정확하게는 위험 상황에 대한 경고 신호로서의 두려움이나 공포) 등에도 관여한다고 추측하고 있다. 쾌감을 추구하는 것과 위험이나 위기상황을 느끼는 것이 모두 도파민의 작용으로 인한 것으로 나온 것으로서 도파민 자체가 무엇을 추구하거나(강박성) 무엇을 회피하도록(회피성) 유도하는 신호 기능을 가지고 있는 것이 아닌가 추측되고 있다. 이 도파민의 양면적인 효과에 관해서는 '조교 효과(카필라노의 법칙)'에 더 잘 설명되어 있어서, 실상 '행동 추구를 유발하는 당근'과 '행동 회피를 유발하는 채찍' 둘 다 도파민과 관계가 되어 있는 것이 아닌가 추측되고 있다. 이에 대해서는 도파민의 작용에 대한 좀 더 자세한 연구가 필요하다. 조교 효과(카필라노의 법칙)와 도파민의 작용
장쥔옌(張俊彥) 교수의 연구에 의하면 시험 성적과 유전자 사이의 핵심 키워드가 '도파민의 분해 속도'라고 하였다. 분해 속도가 빠르면 오차 점수를 줄일 수 있고, 분해 속도가 느리면 오차 점수를 높인다고 한다. 이 부분은 시험 항목의 '실전과 유전자의 상관관계' 문단을 참조하기 바란다.
한 연구 결과에 따르면 도파민이 만성 통증을 일으키는 원인이라는 사실이 밝혀졌다.
3. 방출과 재흡수
뇌에서 분비된 도파민은 뉴런과 합성된 후 세포 속에 충전되어 활동전위를 자극한 뒤 다시 방출된다. 이후 도파민은 분해되어 재흡수되고, 나중에 필요할 때 재활용된다.
이 재흡수과정을 막는 마약이 코카인[12]이다. 코카인은 시냅스에 이미 분비된 도파민의 재흡수를 막아 그대로 남아있게 만들며, 이렇게 축적된 도파민이 신경회로를 지속적으로 자극하여 강렬한 쾌락을 느끼게 된다.
메스암페타민은 약 12배로 도파민을 뻥튀기시켜주는 데다가 재흡수도 막아버린다. 코카인보다 도파민 수치 증가량이 3~4배 높다. ADHD 치료에 쓰이는 메틸페니데이트나 암페타민 계통 약물(암페타민, 덱스트로암페타민) 역시 코카인과 작용기전이 비슷하다. 코카인보다는 효과도 낮고 중독성도 적은 편이지만 오용되는 사례가 있어 주의해야 한다.
4. 관련 문서
[1] 쉽게 설명하면, 아드레날린, 노르에피네프린의 전단계[2] 보통 세로토닌을 원인으로 꼽지만 도파민도 영향을 끼친다.[3] 혈뇌장벽을 통과해야 하므로 전구체인 L-DOPA 형태로 투여한다.[4] 헤로인과 같은 마약은 주로 도파민 신경세포에 대한 억제성 신경세포를 막는 방식으로 작용한다.[5] 흔히 마시는 커피에도 카페인이라는 도파민의 분비를 촉진해주는 성분이 들어 있기 때문에 정도는 약하지만 각성 효과와 기분이 고양되는 효과가 나타난다.[6] 암페타민 계열은 공통적으로 도파민 재흡수 억제제이자 동시에 분비 촉진제인데, 그중에서도 메스암페타민은 그 작용 기전이 가장 강력하다. 참고로 분비를 촉진하지는 않는 재흡수 억제제도 있는데, 그중 가장 강력하다고 할 수 있는 녀석은 코카인이며, 역시 메스암페타민과 비슷한 수준의 효과와 위험성을 보인다.[7] 기분의 고양 뿐만 아니라 실제로 일부 신체능력의 향상을 가져오기도 한다. 그렇기 때문에 운동선수들의 각성제 사용 여부를 도핑테스트에서 검사한다고 볼 수 있다.[8] 중증도 코카인 남용의 경우, 도파민 수용기 약 20%를 상실한다고 알려져 있다. 영구적 손실은 아니지만 코카인 사용을 중단한 이후 6개월까지도 손실이 유지된다고 한다.[9] 전두연합령과 같은 예외적인 신경계는 이 수용체가 없어서 줄어들지가 않는다. 따라서 유리가 증가하여도 억제는 일어나지 않고 정보는 계속 한 방향으로만 흐르게 된다. 이러한 '''예외'''가 아닌 경우는 흔히 말하는 내성이 생긴 것이 된다.[10] 이런 이를 메스마우스(meth mouth)라고 한다.[11] 중독자의 뇌는 망가진 상태다. 그러나 고등 생물의 두뇌 조직 상태는 고정되어 있지 않다. 두뇌 겉질의 신경세포들은 새로운 현실에 맞춰 실시간으로 새 연결을 형성하고 변화하는데, 신경계의 이런 경향을 신경가소성이라 한다. 열가소성을 지닌 플라스틱처럼 두뇌는 자유자재로 바뀔 수 있다.[12] 코카인은 뇌에서 도파민, 세로토닌, 노르에피네프린의 재흡수를 막는 삼중 재흡수 억제제로 작용한다.