도파민이 줄무늬체의 D1 수용체에 작용할 때의 효과는?

도파민은 D1 수용체를 통해 기저핵 직접로를 활성화시켜 운동 실행을 촉진한다.

기저핵 운동회로에서 도파민은 흑질치밀부(substantia nigra pars compacta)에서 분비되어 줄무늬체(striatum)로 전달되며, 줄무늬체의 직접로(direct pathway)와 간접로(indirect pathway)를 서로 반대 방향으로 조절합니다. 직접로를 구성하는 줄무늬체 투사뉴런에는 주로 D1 수용체가, 간접로를 구성하는 줄무늬체 투사뉴런에는 주로 D2 수용체가 발현되어 있습니다. 도파민이 D1 수용체에 결합하면 직접로의 활성이 증가하고, D2 수용체에 결합하면 간접로의 활성이 억제됩니다. 두 경로 모두 결과적으로 시상(thalamus)에 대한 억제를 줄여 운동피질로 가는 흥분성 신호를 증가시키므로, 도파민은 전반적으로 운동 실행을 촉진하는 방향으로 작용합니다 ^[2].

직접로는 줄무늬체에서 내측 담창구(globus pallidus internus)와 흑질그물부(substantia nigra pars reticulata)로 직접 투사한 뒤, 이 구조들이 시상을 억제하는 것을 줄여 시상이 운동피질을 흥분시키도록 만드는 경로입니다. 따라서 D1 수용체 활성화는 직접로를 촉진하며, 이는 곧 시상 억제의 감소와 운동 촉진으로 이어집니다. 반대로 D2 수용체가 있는 간접로는 줄무늬체에서 바깥쪽 담창구(globus pallidus externus)를 거쳐 시상하핵(subthalamic nucleus)을 활성화하고, 시상하핵이 내측 담창구를 흥분시켜 시상 억제를 강화하는 경로입니다. 도파민이 D2 수용체에 작용하면 간접로가 억제되므로 역시 시상 억제가 줄어들어 운동이 촉진됩니다 ^[2][3].

파킨슨병에서는 흑질 도파민 뉴런이 소실되면서 줄무늬체에 도파민 공급이 줄어들고, 그 결과 D1을 통한 직접로 촉진은 약해지고 D2를 통한 간접로 억제도 약해집니다. 간접로는 억제가 풀리면서 과활성화되고, 직접로는 활성이 감소하여 시상이 과도하게 억제되므로 운동완만(bradykinesia)과 경직(rigidity)이 나타납니다. L-DOPA로 도파민을 보충하면 D1과 D2 수용체가 모두 자극되면서 직접로는 다시 촉진되고 간접로는 억제되어 운동 증상이 호전되지만, 장기간 사용 시 D1과 D2 경로의 불균형한 활성 변화가 이상운동증(dyskinesia)과 근긴장이상(dystonia)의 발생에 관여할 수 있습니다 ^[2].

국가시험 관점에서는 직접로와 간접로에서 도파민 수용체 아형이 어떻게 나뉘는지, 각 수용체가 해당 경로를 촉진하는지 억제하는지를 구분하는 것이 중요합니다. D1 수용체는 직접로를 촉진하고, D2 수용체는 간접로를 억제한다는 도식을 정확히 연결해야 합니다. 보기 1번의 "직접로를 억제함"은 D1이 아닌 D2가 간접로에 작용할 때의 효과와 혼동한 것이고, 보기 2번의 "간접로를 촉진함"은 도파민 부족 상태에서 간접로가 과활성화되는 현상과 혼동하기 쉬운 선택지입니다. 보기 3번의 "시상을 곧바로 억제함"은 줄무늬체 D1 수용체가 시상에 직접 투사한다는 잘못된 경로 설정이며, 보기 4번의 "근육을 직접 수축시킴"은 기저핵이 근육에 직접 연결되지 않고 운동피질과 시상을 통해 간접적으로 운동을 조절한다는 점을 고려하지 않은 선택지입니다.