바이오인

▷ 서 론

지질은 우리 몸을 이루는 3대 주요 인자중 하나이다. 수 많은 세포로 구성된 우리 몸은 각 세포가 인지질
의 2중막으로 싸여져 있으며 세포내 소기관도 각각 특성에 맞는 지질로 둘러 싸여져 있다. 또한 우리몸의
에너지대사, 신호전달계, 유전자의 발현 등에도 관여하는 지질은 우리 몸에서 가장 중요한 성분중 하나이
며, 세포내로 물질의 유입 및 배출 의 과정도 지질을 투과 또는 통과하지 않고는 이루어지지 않는다. 그러
면 이러한 지질은 어떻게 생성되고 대사될까? 필자는 지질에 관하여 소개하고자 한다.

▷ 배 경

최근 우리나라의 식생활 문화가 선진화되면서 식생활 문화의 변화와 생활여건의 향상으로 고콜레스테롤혈증
을 비롯한 이상지혈증 환자가 급격히 증가하는 추세에 있다. 이러한 영향으로 임상적으로 지방산대사와 관
련된 동맥경화등과 같은 질환의 발생이 증가 추세에 있으며, 사망률의 증가로 이어지고 있다. 서구 선진국
의 경우 사망원인의 50%가 심혈관계 질환과 관련된 질환이며, 우리 나라도 순환기계질환에 의한 사망률이
지속적인 증가 추세에 있다. 심혈관계질환의 기본적이 병인으로 동맥경화를 일으키는 위험이자는 여러 종류
가 보고되어 있지만, 그중 지방산 대사 이상이 가장 중요한 요인이다. 따라서 최근 연구에서 지질의 혈관
에 대한 작용과 죽종형성 과정에 관한 새로운 사실들이 밝혀지고 있으며, 이와 관련된 새로운 약제 및 치료
법을 개발하고자 선진국에서는 매우 활발히 연구가 진행중에 있다.

▷ 지질과 지단백질의 대사

음식물을 통해 소장에서 흡수된 지질은 혈관을 따라 수송된다. 혈중 지질의 증가는 관상동맥질환을 일으키
는 중요한 원인이며, 순환계의 지질대사는 지단백질을 구성하는 아포단백질의 대사에 의해서 영향을 받는
것으로 알려졌다.

1) 지단백질의 생성

트리글리세리드(Triglyceride)가 풍부한 지단백질은 장과 간에서 생성된다. 사람의 장에서 생성되는 킬로
미크론(Chylomicron)에는 아포B-48이, 그리고 간에서 생성되는 초저밀도지단백질(VLDL)은 아포B-100을 가진
다. 간의 지단백질 합성은 식이의 지질을 수송하는 킬로미크론과 공복시 지방조직에서 유리되는 유리 지방
산이다. 지단백 생성은 소포체 수송단백질에 의해 발생 초기 폴리펩타이드에 지질이 추가되어 이루어진다.
만약 이러한 과정이 일어나지 않으면 아포 B는 세포내에서 분해된다.

2)지단백질의 대사

사람의 혈중에 존재하는 지단백질은 크게 4개의 카테고리로 분류할 수 있다. 음식물에서 흡수되어 혈류에
들어온 킬로미크론은 지방조직과 모세혈관 내벽에 존재하는 지단백질 리파제(lipoprotein lipase)에 의해
서 빠르게 대사된다. 지단백질 리파제의 활성은 호르몬 특히 인슈린에 의해서 조절되며, 그 작용은 에너지
생성이나 저장을 위한 지방산의 생성이다.

킬로미크론이 없으면 트리글리세리드가 풍부한 VLDL이 간에서 트리글리세리드를 원료로 조직에 공급된다.
트리글리세리드가 풍부한 VLDL과 킬로미크론은 지질 분해 위치에서 경쟁적이며, 아포B-48과 아포B-100을 가
진 단백질은 밀도 1.006g/ml 이하의 분획에 축적된다. VLDL의 트리글리세리드 분해는 장에서 유래된 킬로미
크론이 감소될 때까지 일시적으로 정지되기 때문에 관상동맥질환과 식후 고지혈증관계에서 중요하다.

혈중 LDL은 천천히 대사되며 LDL 양은 트리글리세리드의 양과 관련이 있으며, 이러한 사실은 트리글리세리
드를 저하시키는 치료 전후에도 확인되었다. LDL은 3가지 분획으로 존재한다. 혈장 트리글리세리드값이 낮
은 경우에는 크기가 큰 종류(LDL-I와 LDL-II)가 많은 A형을 나타내고, 혈장 트리글리세리드값이 정상인의
상한선인 경우에는(>120mg/dl) 작고 단단한 LDL-III가 주종을 이루는 유형 B를 보인다. 이는 간 리파제의
작용으로 트리글리세리드가 풍부한 LDL을 지질분해시켜 작고 단단한 종류로 생산하며, 크기가 작은 LDL은
상대적으로 크기가 큰 LDL보다 LDL 수용체에 대한 친화력이 떨어진다. 결국 간 리파제의 활성이 높은 남성
에서는 LDL-II 중심에 있는 트리글리세리드의 지질분해가 잘 이루어져 LDL-III 생성이 촉진되고, 간 리파
제 활성이 낮은 여성에서는 LDL-III 생성이 제한된다.

HDL의 대사경로는 다른 지단백질과 교환이 가능한 대사 활성이 높은 지단백질이며, 프리 베타-HDL(free β-
HDL), HDL2 및 HDL3의 3종류로 구성되어 있다. HDL의 역할은 세포 표면에서 과다한 스테롤을 수집하여 콜레
스테롤 에스터의 형태로 지단백질 수용체에 유입시키는 세포 수용체 역할을 한다.이러한 콜레스테롤의 역수
송(reverse transport)은 콜레스테롤을 함유한 HDL을 직접 간으로 보내거나 CETP의 작용으로 HDL 콜레스테
롤 에스터와 아포 B 함유 입자간의 수송으로 일어나며, 최종적으로 간으로 유입되어 담즙으로 빠져나간다.

▷ 지질 및 지단백질과 질병

지질대사 이상과 관련된 가장 큰 건강상의 문제는 관상동맥질환이며, 주요한 위험인자는 총콜레스테롤과
LDL 콜레스테롤이다. 그러나 지단백질 이상의 특성을 알기 위해서는 혈청 트리글리세리드와 HDL 콜레스테
롤 측정이 필요하며, 혈청 지질의 측정시 어떠한 분석방법에 의해서도 약간의 변이는 발생할 수 있다. 이러
한 변이는 지질측정의 신뢰도에 영향을 미칠 수 있으며, 관상동맥질환의 위험인자를 변경시킬 수 있다. 이
러한 변이의 원인은 시간, 계절, 연령, 월경 임신과 같은 생리적 변이와 식사, 비만, 운동, 흡연, 음주, 커
피와 같은 행동적 변이, 그리고 약물, 심근경색, 감염 및 염증, 외상 및 수술, 암질환 및 2차성 고지혈증
과 같은 임상적 변이로 나눌 수 있다. 특히, 2차성 고지혈증은 여러 가지의 다른 질병의 결과로 나타날 수
있는데 주요 원인으로는 인슐린의존성 당뇨병, 이슐린비의존성 당뇨병, 갑상선 기능저하증, 갑상선 기능항
진증, 담즙정체, 급성 간질환, 통풍, 신증후군, 만성신부전, 이상글로불린혈증 및 신경성 식욕부진증 등이
있다.

▷ 지단백질의 산화와 관상동맥질환

심장질환을 일으키는 위험인자 중 고지혈증, 흡연, 고혈압이 주된 요인이라는 사실에는 변함이 없다. 최근
발표된 스타틴(HMG-CoA reductase의 inhibitor류)을 사용한 연구에서는 지질의 저하가 확실히 도움이 된다
는 것을 시사하고 있으며, 십여년 전까지 프리레디칼(free radical)과 항산화제의 질병 관련성은 가설로 간
주되어왔으나, 최근 심장질환 연구의 주된 과제로 변했다

산소는 특이한 화학적 구조와 반응성 때문에 생명현상에 위협이 될 수도 있다. 반응성 산소 화합물은 정상
적인 대사에서 생성되며, 호중구와 대식세포에서 정상 방어 기전 등에 사용되기도 한다. 모든 유기체는 지
질, 단백질, 핵산 등에 손상을 초래할 수 있는 유해산소에 대한 방어 기전을 갖고 있다. 지단백질의 지질
대사과정에서 생산되는 알데하이드나 기타 물질에 의해 아포단백질의 라이신 등의 아미노산이 전이금속이온
의 존재하에서 변이된다. 콜레스테롤과 콜레스테롤 에스터 및 인지질에서 형성된 다양한 산화물은 대부분
세포독성이 있다. 세포에 영향이 큰 리소포스파티딜콜린 역시 산화과정에서 생성되며, 죽상동맥경화 플라크
에서 발견되기도 한다.

산화 지단백질에서 중요한 점은 지단백질의 약간만이 산화되어도 세포독성물질을 생산한다는 것이다. 지질
이 약간 산화되면 산화 LDL이 최소한으로 형성되지만, 이와 대조적으로 아포단백질이 수식되거나 또는 음전
하를 띠면 완전 산화가 일어난다. 이렇게 다양한 과정의 생산물이 동맥벽 내에 존재하며, 최소 산화에 의
한 생성물은 죽상동맥경화 초기에 나타난다. 산화 정도는 세포의 활성에 어떻게 독성을 나타내는가에 영향
을 미친다. 완전 산화된 LDL의 세포독성은 명백하며, 최소 산화는 특정단백질의 발현에 변화를 주어 세포에
서 단백질을 생산하는 전과정에 영향을 끼쳐 수식된 단백질을 생산하게 한다. 지질산화물은 세포의 여러 기
능을 변화시키는데, 단핵세포에서 대식세포로 전환을 촉진하고, 화학주성을 일으켜 더 많은 단핵세포와 대
식세포를 끌어들이며, 이들이 동맥벽에서 빠져나가지 못하게 한다. 혈장 지단백질의 분석에 의하면 HDL에
는 LDL에 비해 10배정도의 더 많은 콜레스테롤 에스터 과산화물이 있는 것으로 나타난다. 이러한 사실은
LDL보다 HDL이 더욱 쉽게 산화되어 LDL의 산화를 방지하는 HDL의 항산화 작용을 보여준다. HDL의 과산화물
은 간으로 신속히 수송되어 해독된다.

▷ 가족성복합형고지혈증(familial combined hyperlipidemia)

고트리글리세리드혈증은 대사 변화뿐 아니라 조기 관상동맥의 관련성에 있어서 매우 다양성을 보인다. 트리
글리세리드가 풍부한 VLDL이 높고 정상적인 LDL 입자를 보이는 가족성 고트리글리세리드혈정은 심혈관계 위
험성이 적은 편이다. 그러나 고트리글리세리드혈증의 변형인 가족성복합형고지혈증과 고아포B혈증은 VLDL
과 LDL이 증가되며, 이 경우 조기 관상동맥 질환의 위험성이 높다. 가족성복합형고지혈증에서 HDL 콜레스테
롤은 감소하고 트리글리세리드는 증가한다. HDL 입자는 직접적으로 콜레스테롤 역수송에 참여하고 이것이
죽상동맥경화증을 방지하는 기전으로 작용한다. 가족성복합형고지혈증에서 HDL의 저하는 죽상동맥경화증 위
험도와 관련될 것이다. 특히 들에서 아포 B의 증가가 멘델의 유전방식을 따르고 있어 유전적 다양성을 보여
주는 중요성을 지닌다.

▷ 맺음말

위에서 설명한 바와 같이 지질은 우리 몸에서 없어서는 안될 중요한 인자이다. 식생활 문화의 선진화로 인
한 생활양식의 변화는 질병의 발생형태도 선진국형으로 바뀌어 가고 있으며, 중년 이후에 발생되는 각종 성
인병의 많은 원인이 지질에서 비롯된다. 현재 선진외국에서는 이러한 질병을 연구하여 치료하고 적당한 새
로운 약제를 개발하기 위하여 많은 연구가 진행중에 있다. 특히 노화, 염증반응, 동맥경화, 비만 등 폭넓
은 영역에서 연구가 진행되고 있으며, 이들 기전 및 모델개발을 위하여 매우 활발히 연구가 진행되고 있
다. 그러나 국내의 경우 지질대사와 관련된 연구분야는 최신 생명공학 분야의 활성과 비교해 볼 때 상대적
으로 미진한 상태이며, 연구비와 연구분야의 폭도 매우 협소한 수준이다. 그 기전의 복잡성과 분석법의 다
양성으로 매우 어려운 연구 영역임에는 틀림없다. 이러한 영역의 연구분야가 활발히 진행될 때 우리의 의
료 및 보건분야도 한 단계 진보를 이룰 수 있으리라 생각한다.


(소비자를 위한 식품의약품 정보 2001년 6월호)