뉴로펩타이드 Y (Neuropeptide Y, NPY)와 멜라노코르틴 (Melanocortin)은 섭식 및 에너지 대사 조절에 중요한 기능을 하는 뉴로펩타이드로서 섭식행동뿐만 아니라 스트레스 반응 및 정서 조절에도 관여한다. 섭식 행동에 대한 신경학적기전에 대해서는 잘 알려져 있으나 스트레스 반응에 대한 기전은 잘 밝혀져 있지 않다.
뇌의 측유상핵은 우울증 환자에서 비정상적인 과활성을 보이는 뇌 영역으로, NPY 수용체의 발현이 보고된 바 있으나 그 기능은 알려진 바가 없다. 이에 뇌절편 전기생리학 방법을 통하여 측유상핵 내 시냅스 전달과정을 분석한 결과, NPY는 측유상핵의 시냅스 신호전달과 활동전위를 감소시킴을 규명하였다. NPY에 의한 시냅스 신호전달 감소효과는 흥분성 시냅스 및 억제성 시냅스 신호전달 모두에서 나타났고, 특히 억제성 신호전달에서 감소효과가 더 컸다.
뉴로펩타이드 Y 수용체는 Gαi/o 단백질 결합 수용체로 일반적으로 아데닐릴 고리화효소 (Adenylyl cyclase, AC) 및 단백질인산화효소 A (Protein kinase A, PKA)의 활성을 억제한다. 특이하게도, 측유상핵에서는 NPY에 의한 아데닐릴 고리화효소 및 단백질인산화효소 A의 활성 감소를 차단하여도 NPY의 감소효과가 유지되었다. 반면, 포스포리페이즈 C (Phospholipase C, PLC) 또는 단백질 인산화효소 C (Protein kinase C, PKC)의 억제는 NPY에 의한 억제성 시냅스 신호전달 감소를 차단하였고, NPY에 의한 억제성 시냅스 신호전달 감소가 PLC/PKC 의존적인 세포내 신호전달경로에 의해 매개됨을 확인하였다.
또 다른 섭식 관련 펩타이드 시스템인 멜라노코르틴 시스템에 속하는 멜라노코르틴 4 수용체 (Melanocortin 4 receptor, MC4R)는 스트레스 반응을 매개한다고 알려져 있다. 그러나 이를 매개하는 뇌영역 및 스트레스 종류에 따른 기능적 차이에 대한 이해는 부족하다. 스트레스에 의한 MC4R 발현 신경세포 활성 변화를 관찰하기 위하여 c-Fos 발현 양상을 비교하였다. 구금 스트레스 염증성 스트레스 모두 다양한 뇌영역에서 c-Fos 발현을 증가시켰으나, MC4R 발현 신경세포는 염증성 스트레스 특이적으로 c-Fos 발현이 증가하였다.
염증성 스트레스는 중앙편도체 MC4R 발현 신경세포의 전기적 활성을 증가시켰고 반면 MC4R 비발현 세포의 활성을 억제하였다. 화학유전학적을 이용한 중앙편도체 MC4R 발현 신경세포의 활성은 불안, 우울 행동에 영향없이 섭식행동을 효과적으로 억제하였다. 이러한 연구결과는 염증성 스트레스에 의해 중앙편도체 MC4R 발현 세포의 활성 증가가 염증 시 나타나는 섭식행동감소에 기여함을 보였다.
본 연구는 섭식관련 펩타이드가 스트레스 관련 뇌영역에서 신경신호전달 또는 식이장애에 관여하는 신경생물학적 기전을 밝힘으로써 스트레스 효과를 매개하는 중추신경계의 다양한 조절인자들에 대한 이해의 폭을 넓혔다.