제38편 살충제 작용기작(곤충의 신경전달 저해)

제38편 살충제 작용기작

 

 

살충제의 작용기작은

기계유 유제처럼

곤충의 표피를 유막으로 싸서

질식시켜 죽게하는

물리적 작용점을 지닌 살충제도 있지만,

 

대부분

곤충의 생명을 유지하는데

필수적인 신경전달계나

에너지 대사계의 기능을

저해하는 경우가 많습니다.

 

일부

살충제는

곤충 표피의 주된 성분인

키틴의 생합성을 저해하거나

곤충 체내의 호르몬 균형을 교란하여

변태생리의 기능을 저해하기도 합니다.

 

이러한

살충제의 작용기작에

대해 알아보도록 하겠습니다.

 

1. 곤충의 신경전달 저해

 

현재

사용되는 살충제 중

많은 수의 살충제가

신경계를 작용점으로 하고 있습니다.

 

그러므로

곤충 신경계의 구조와 기능에 대한

이해가 중요합니다.

 

1) 곤충 신경계의 구조와 기능

 

신경계의 구성단위인 신경세포를

뉴런이라고 하는데,

세포체와 축색, 수상돌기 등으로 구성되어 있습니다.

 

축색의 끝은

다른 신경세포나 근섬유와 접하고 있는데,

이 접합부를

일반적으로 synapse라고 부릅니다.

 

외부로부터 받은 자극은

피부 등에 있는 감각기관에서 감지되어

감각신경계를 거쳐

synapse와 중추신경계로 전달되며,

중추신경계에서

외부의 자극을 해석하고

반응하는 역할을 수행하게 됩니다.

 

신경세포는

세포막으로 덮여 있는데,

세포막이 갖는 이온의 선택적 투과성 때문에

세포 내 외부의 이온의 농도가

현저히 다른데,

세포외부에는

나트륨이온이 높은 반면에,

내부에는

칼륨이온 농도가 높습니다.

 

이처럼

신경세포 내외부의 이온농도의 비율은

세포막 상에 존재하는 sodium pump에 의해 조절되는데,

ATP를 사용하는 능동수송의 기작에 의하여

나트륨이온의 이동이 가능해집니다.

 

신경막은

신경세포 내부와 외부의 이온 농도 비율에 의해서

분극되어 있으며,

정지 시에는

칼륨이온 만을 주로 투과하고,

나트륨이온과 염소이온의 투과는

거의 일어나지 않습니다.

 

하지만

신경세포가

외부로부터 자극을 받게 되면

신경세포막에서

탈분극현상이 일어나며

나트륨이온의 막투과성이 급증하게 됩니다.

 

급증하던 나트륨이온의 유입은

바로 정지되고

칼륨이온의 유출이 일어나,

정지전위 상태가 회복되게 됩니다.

 

이런 막전위의 변화는

2 msec이라는 극히 짧은 시간 사이에

일어나기 때문에 impulse라고 부르며,

축색을 따라서 신경말단에 전달되게 됩니다.

 

이 impulse는

축색말단(synapse 전막, presynaptic membrane)의

synapse 소포를 파괴하여

소포 안에 있던 화학적 신경전달물질(neurotransmitter)인

acetylcholine(ACh)을 방출하게 되고,

이 물질은

synapse 후막(postsynaptic membrane)의 수용체와 결합하여

후막의 이온 투과성을 변화시킵니다.

 

흥분성 synapse에서는

나트륨이온 통로가 열리면서

나트륨이온이 후막내부로 들어가서

활동전위가 발생하면서

흥분이 전달되게 됩니다.

 

이때

impulse에 의해서

synapse 소포가 급격하게 파괴되면

방출되는 ACh양은

평소의 100 ~ 1,000배 이상이 됩니다.

 

방출된 ACh은

AChE(acetylcholine esterase, 아세틸콜린 가수분해효소)에 의해서

가수분해되기 때문에

흥분된 상태의 후막이

다시 원래 상태로 회복하게 됩니다.

 

신경전달 과정을 저해하는 살충제의 기작은

다음과 같이 크게

4가지로 나눌 수 있습니다.

 

(1) 시냅스 전막의 기능을 저해하여 신경전달 물질의 방출량 변화

 

(2) 신경전달물질의 수용체 감수성 저하

 

(3) 신경전달물질의 불활성화에 관여하는 아세틸콜린 가수분해효소의 활성 저해

 

(4) 신경축색의 전달 저해

 

 

- 참 고 -

 

농약에 대한 이해, 충북고추산학연협력단