요소 회로 & 산화 질소/ 메칠레이션 경로/BCAA(9)

1.  요소 회로와 아르기닌

아르기닌은 암모니아의 대사산물인 '요소(Urea)'와 혈관 평활근을 이완시키는 '산화질소(NO)', 오르니틴(Ornithine), 시트룰린(Citrulline) 등을 합성하는 전구체입니다. 오르니틴은 1) 요소 회로를 통한 암모니아 해독, 2) polyamine(putrescine, spermidine, spermine), 프롤린, 글루타메이트 합성에 관여하고, 2) 시트룰린은 항산화제로서 1) 아르기닌 합성, 2) 삼투압 조절, 3) 요소 회로 통한 암모니아 해독에 관여합니다. 요소회로가 작동이 되지 않으면 고암모니아 혈증과 요독증이 발생하여 위험합니다.  고암모니아 혈증은  간 손상(간경변), 신장 혈류 저하(탈수 및 심부전의 결과), 급성 신부전, 하부 요로 질환(종양, 결석) 등의 경우에 발생하고,  요독증은 신부전에서 요소가 신장으로 배설되지 않아 발생합니다.

출처 구글 아르기닌 대사, 요소 회로

출처 구글 scheme of the urea cycle

 

아르기닌 대사와 면역기능 :  iNOS &  아르기나제

iNOS와 Arginase를 통한 아르기닌 대사는 대식세포의 M1/M2 분극화 중심에 있습니다. M1 타입의 대식세포는 이물질을 죽이는 기능을 가지고 있고, M2 타입의 대식세포는 조직을 재생하고 복구하는 기능이 있습니다. 대식세포의 극성 형태는 숙주를 보호하고, 조직의 항상성을 유지하는데 일차적인 목적이 있습니다. M1 살상능력, M2 치유 반응은 감염, 암, 자가면역 및 동맥경화증을 포함한 많은 질병을 치료 또는 유발하는데 중추적인 역할을 합니다. 

출처 구글 iNOS와 아르기나제를 통한  아르기닌 대사

 

 

 

3. 아미노산 포합 : 글리신 & 타우린

간 해독에서 아미노산 포합은 글리신 포합이 가장 흔하게 발생합니다. 타우린은 Sulfonic acid이고, 담즙의 주요 구성 성분입니다. 타우린은 담즙산의 결합, 항산화, 삼투압 조절, 막 안정화 및 칼슘 신호 전달에 중요합니다. 타우린은 아미노산 시스테인에서 만들어집니다. 글리신, 타우린 이외에도 아르기닌, 아스파라긴, 히스티딘, 라이신, 글루타메이트, 아스파르테이트, 알라닌, 세린 포합도 발견되었습니다.

 

 

4. 측쇄 아미노산(BCAA, 류신/ 이로류신/ 발린)의 생리적 기능

측쇄 아미노산은 근육의 35%를 차지합니다. 대부분의 아미노산은 간에서 대사가 되지만 측쇄 아미노산은 간 대사를 거치지 않고 바로 근육의 에너지원으로 사용되거나 단백질 합성에 이용됩니다. 측쇄 아미노산의 생리적 기능은 다음과 같습니다. (1) 성장 호르몬 효능을 가집니다. (2) 유전자 발현을 조절합니다. 단백질, 지질, 뉴클레오티드 합성에 중요한 조절자인 mTORC1을 활성화하여 동화작용, 세포 성장 및 증식을 조정합니다. (3) 단백질 합성을 조절합니다. 류신은 근육과 간의 단백질 합성을 자극하는 BCAA 중 가장 강력합니다. (4) 포도당 대사를 조절합니다. 근육의 포도당 흡수와 전신 포도당 산화를 자극하고, 동시에 간에서 포도당 신생성을 억제하여 쥐에서 저혈당이 야기됨을 확인하였습니다. 이소류신 신호는 에너지 생산과 소비를 위해 포도당 이화 작용을 가속화시킵니다.  (5) 에너지 조절을 합니다. 미토콘드리아 재활용과 활성산소를 방어합니다.  

인간 질병에서 BCAA 보충의 새로운 역할

측쇄 아미노산은 신체 단백질 합성에 필수적인 필수 아미노산입니다. 여기서 신체 단백질 합성에 필요한 필수 아미노산은 9가지인데, BCAA는 3가지 모두 필수 아미노산입니다. BCAA는 단백질 합성과 주기를 조절합니다. BCAA는 체내 글루타메이트와 글루타민 수준 유지에 중요한 역할을 합니다. BCAA 보충은 많은 질병을 치료하기 위한 영양 전략으로 부상하고 있습니다. 간질환, 콩팥질환, 골격 단백질을 합성, 미토콘드리아 재활, 임상적으로 심각한 환자 : 화상, 외상, 패혈증에 사용됩니다. 혈중 BCAA 증가는 비만, 인슐린 저항, 관상동맥질환, 메이플 시럽 소변 질환과 관련이 있는 것으로 나타났습니다.