김영진(전 심사평가원) 상근 심사위원

 저서: 치과처방요람, 치과처방의 완성, 구강악안면 임상약물학

수용체 이론

약효를 나타내기 위한 약물의 작용방식에는 세포 밖에서 작용하는 방식과 세포막 또는 세포내에서 작용

하는 방식이 있다. 중조가 위 내에서 위산(염산)과 반응하여 염산을 중화시키는 작용을 하는 것은 대표적

인 세포막 밖에서 작용하는 방식이다. 이와 같은 기전으로 하제인 황산마그네슘은 장관 내에서 마그네

슘을 유리시켜 물리적인 삼투효과를 나타냄으로써 장 점막으로부터 수분을 뽑아내 설사를 유발시킨다.

그러나 항균물질이나 진통제를 비롯한 많은 약물들은 세포막이나 세포내에 위치한 수용체(Receptor)

와 반응하여 특이적으로 효과를 나타낸다. 이 때 수용체와 결합 또는 반응하여 본래의 효과를 나타내

는 물질을 효현제(Agonist)라 부른다. 즉 효현제는 수용체와 결합하여 수용체 고유의 물리화학적 특성

을 활성화시킨다. 약물과 수용체의 결합은 열쇠와 자물쇠의 관계에 비유할 수 있으며 하나의 주효세포

(Effector cell)에는 같은 종류의 많은 수용체(주효세포의 특정성분 또는 거대분자)가 분포하게 된다. 수용

체의 수용부위는 보통 세포막의 특정부위(Binding site)가 되지만 때로는 호르몬 물질, 효소, 세포 내 단

백질이나 소포, 미립자, 핵산 등도 일종의 수용부위이다. 약물이나 호르몬이 수용체와 상호 작용하는 방

식에는 효현제(Agonist), 그리고 길항제(Antagonist)로 작용하는 방식과 부분 효현제(Partial agonist) 또

는 부분 길항제(Partial antagonist)로 작용하는 경우가 있다. 20세기 초에 수용체 개념을 정립한 '파울 에

를리히'에 따르면 항원과 항체와의 사이에는 고도의 특수성이 있어서 측쇄(Side chain)를 가진 항원 또

는 독소가 이것에 꼭 맞는 측쇄를 가진 혈액단백 또는 세포내 구조와 결합하게 된다고 주장하였다. 그

의 수용체 이론에 의하면 수용체가 관여하는 경우에 약물의 효과는 그 약물이 작용을 나타내게 되는 표

적기관, 즉 Target organ인 주효세포의 수용체와 약물간의 상호작용에 의해 나타나게 된다고 하였다.

진통제나 향정신성 약물, 다이옥신 등도 이를 받아들이는 수용체가 있어서 여기에 이와 같은 약물들

이 효현제로 결합하여 고유의 효과를 나타낸다. 하지만 효현제와 구조나 성질이 비슷해서 효과를 발

휘하고 있는 효현제를 대체하여 그 효과를 상쇄시키는 대체성분들이 있는데 이를 길항제(Antagonist)

라 부른다. 그러므로 길항제는 효현제에 의하여 이미 나타나고 있는 효과의 반전도 도모할 수 있다. 이

와 같이 수용체에서 길항제에게 자리를 빼앗겨 약물의 효과가 상실되거나 저하되는 작용을 길항작

용이라 일컫는다. 세균의 세포막은 세균이 살아가는데 필수부품이므로 효현제이고 이와 비슷한 구조

의 항균약은 길항제가 되어 세포막 대신 그 자리에 달라붙음으로써 세균의 생체반응을 저해한다. 이

와는 다른 기전이긴 하지만 벤조디아제핀 계열의 진정약은 중추신경계의 해당 수용체에 작용하여 수

용체를 활성화시킴으로써 진정효과를 유발하는 효현제로 작용하지만‘ ‘flumazenil’은 이와는 반대

로 벤조디아제핀 수용체에서 효현제 대신 그 자리를 빼앗음으로써 약효를 반전시키는 길항제가 된다.

어떤 약물이 특정장기에만 집중적으로, 즉 선택적으로 작용할수록 그 치료효과가 높고 상대적으로 부작용

이 적어지게 되므로 목표가 되는 표적장기(Target organ)나 수용체(Receptor)에만 작용하는, 즉 선택성이 높

은 약물이 여러 장기에 골고루 작용하는 선택성이 낮은 약물보다 좋은 약이다. 다음에서 수용체와 효현제,

그리고 길항제에 대하여 상세히 알아보고자 한다.

수용체(Receptor)

앞에서 살펴본바와 같이 세포막이나 세포질 내에 위치한 수용체와 반응하여 특이적으로 효과를 나타내는

성분들은 특정 수용체에만 선택적으로 작용할수록 그 효과가 높고 상대적으로 부작용이 적다. 수용체에 관

여하는 약물의 효과는 표적기관인 주효세포에 분포하는 수용체와 약물간의 상호작용에 의해 나타나게 되는데 약물과 수용체의 결합은 열쇠와 자물쇠의 관계에 비유할 수 있으며 하나의 주효세포에는 수많은 수용

체(주효세포의 특정성분 또는 거대분자)가 자리하게 된다. β-락탐계 항생물질 수용체는 세균의 세포막 지

질이중층(Phospholipid bilayer)에 분포하는 특이성 단백질 분자로서 약물이 결합하여 세균에게 생체활성 저

해작용을 일으키는 부위이다.

효현제(Agonist)

약물이 수용체와 상호 작용하는 방식에는 효현제(agonist), 그리고 길항제로 작용하는 방식 두 가지

가 있다. 효현제는 수용체와 결합하여 수용체의 물리화학적 특성을 변화시킴으로써 수용체를 활성

화시킨다. 길항제(antagonist) 란 수용체와 결합은 하되 조직 장기 고유의 기능을 변동시키지는 못하

고 다만 효현제가 그 수용체와 결합하는 것을 방해하여 효현제의 작용을 봉쇄하는 성분을 말한다.

길항제는 효현제의 작용을 봉쇄함으로써 작용을 나타내므로 일명 차단제라 부른다. 길항제는 그 작용

면에서 경쟁적 길항제와 비경쟁적 길항제로 분류된다. 경쟁적 길항제는 해당되는 효현제와 같은 수

용체 부위에 동일한 친화력을 갖는다. 따라서 수용체에 결합되는 양은 경쟁적 길항제와 해당 효현제

의 상대적인 농도에 의해 결정된다. 길항제의 농도가 증가하면 수용체가 길항제에 의해 봉쇄되는 정

도가 커지지만 이때 효현제의 농도를 증가시키면 길항제가 도로 수용체로부터 유리된다. 효현제는

또 완전 효현제(full agonist)와 부분 효현제(partial agonist)로 나눌 수 있다. 완전 효현제는 수용체가 완

전히 점유되면 최대반응을 나타내지만 부분 효현제는 완전하게 점유되었을 지라도 최대 반응을 나

타내지 못한다. 즉 완전 효현제(full agonist)란 수용체와 결합할 때 최대반응을 나타내는 효현제를 말

하고 부분 효현제(partial agonist)란 최대반응 유발 율이 완전 효현제보다 낮은 효현제를 일컫는다.

동일 수용체에 결합하는 완전 효현제와 부분 효현제를 동시에 투여하면 완전 효현제를 단독으로 투여할

때보다 효과가 감소하는데 그 이유는 부분 효현제가 같은 수용체에서 부분 길항제 역할을 하기 때문이다.

대표적인 부분 효현제(partial agonist)에는 니코틴 수용체 길항제인 ‘Varenicline’이나 Opite 수용체에 작용하

는 마약류인 Pentazocine등이 있다. 이 약물은 모르핀 수용체에 효현제로 작용하여 진통효과를 나타내지만

길항제의 기능도 보유하여 모르핀중독 금단증상을 저하시킨다.

길항제(Antagonist)

길항제는 효현제와 마찬가지로 수용체와 결합하지만 수용체를 활성화시키지 않는다. 길항제는 단지 수용

체와 결합하여 수용체를 점유함으로써 내부에서 생성된 물질이나 외부에서 들어온 물질이 수용체와 결

합할 수 없게 함으로써 사실상 수용체가 활성화되지 못하도록 작용하는 것이다.(예; Antibiotics, Naloxone,

Varenicline, Resveratrol 등) 길항제에는 경쟁적 길항제와 비경쟁적 길항제가 있다.

경쟁적 또는 상경적 길항제(competitive antagonist)란 길항제와 효현제가 같은 수용체에 경쟁적으로 결합

하는 경우를 말한다. 즉 일정한 반응을 위해 필요한 효현제의 농도를 증가시면 효현제의 효과가 커지게 되

는데 경쟁적 길항제는 수용체와 가역적으로 결합하므로 효현제의 농도를 올리면 길항제의 작용이 상쇄되

고 효현제가 최대반응(Emax)을 일으킬 수 있다. 이에 반해 비경쟁 또는 비상경적 길항제(non-competitive

antagonitst)란 길항제와 효현제가 서로 다른 수용체에 결합하거나 같은 수용체에 결합하되 길항제의 수용

체에 대한 친화력이 매우 높거나 공유결합 등 비가역적 방식으로 수용체와 결합하는 경우를 말한다. 이러

한 경우에는 효현제의 농도를 증가시켜도 길항제의 작용이 상쇄되지 않고 효현제의 최대반응도(Emax)는

낮아진다.

즉 상경적 길항제는 일정한 효현제의 농도 하에 길항제의 농도가 증가함에 따라 효현제의 효과는 점진적으

로 억제되나 효현제의 농도가 충분히 높으면 주어진 농도의 길항제는 작용하지 않는 경우이다. 따라서 길

항제 농도가 일정하게 유지된다면 효현제의 Emax는 변하지 않는다.