지방 및 지질 대사

[양서화]

지방 및 지질 대사

지질의 소화와 흡수

지질은 인체의 필수적인 구성성분이며, 체 기관을 보호하고 중요한 열량 원이며 체내 중요물질의 전구체다. 인체내의 지질성분은 주로 우리가 섭취하는탄수화물, 지방에서 유래되거나 합성된 것이다. 지질이 필요이상으로 체내에 축적되면 비만증, 심혈관질환, 간 경변 등이 발생하게 된다.

1) 지질의 소화

음식물 중의 지질은 대부분 중성 지방인 triglyceride다. 그밖에 인지질이 소량, 당지질 및 cholesterol ester가 극소량 함유되어 있다. 지질의 소화는 우선 물리적 상태의 변화부터 시작된다. 즉 지방질이 구강에서 식도를 거쳐 위로 내려가는 동안 액체 상태 또는 부드러운 상태를 유지한다. 지방의 소화는 위에서 시작된다.
지방은 위 내의 위장 리파제(gastric lipase)에 의해서 소화된다. 그러나 그 소화량은 아주 적다. 지방은 물과 함께 섞이지 않기 때문에 반드시 먼저 유화되어야만 지질 효소의 작용을 받을 수 있다. 지방은 담낭에서 소장으로 배출된 담즙(bile)에 의해서 유화된 후에야 비로서 소화 효소의 작용을 받는다.
지방 음식물이 위에서 십이지장으로 내려오면 소장 상부에서 콜레시스토키닌(cholecystokinin)이라는 호르몬이 분비된다. 콜레시스토키닌이 혈액을 통해 담낭에 전달되면 담낭을 수축시켜 소장으로 담즙을 배출한다.
또한 지방이 소장 상부로 내려오면 엔테로가스트론(enterogastrone)이라는 호르몬이 분비된다. 이 호르몬은 지방이 소장으로 진입하는 속도를 췌장으로부터 지방 분해 효소의 분비 속도에 맞추도록 조절해 준다.
소장에서 췌장의 지방 분해 효소에 의한 지질 소화의 최종 분해산물은 모노글리세리드(monoglyceride), 지방산, 콜레스테롤과 인지질, 단쇄(short chain) 지방산, 중쇄 (medium chain) 지방산, 중성지방 등이다.

2) 지질의 흡수

소장 내에서 지방 분해 효소에 의해 생성된 중성 지방 분해 산물인 모노글리세리드, 지방산, 콜레스테롤, 인지질 등은 담즙과 결합하여 교질 입자(micells)를 형성한다. 담즙이 지방 부위와 결합한 다음 수용성 용액에 분산시켜 유화(emulsification)되어야만 소장 점막에서 흡수될 수 있기 때문이다.
지방 흡수의 주된 장소는 소장 중부와 하부다. 소장은 융모와 돌기가 있어서 거대한 표면적을 가진다. 각 융모에는 혈관과 림프관이 주행한다. 미셀을구성하는 단쇄 및 중쇄 지방산은 소장 점막세포로 직접 흡수되지만 장쇄 지방산은 소장 점막 세포에서 유미 입자(chylomicron)를 형성하여 융모 내 임파관으로 진입하여 흉관을 거쳐 정맥과 간동맥을 거쳐 간으로 운반된다.
임무를 마친 담즙산은 다시 흡수되어 지방 유화에 재사용된다. 지방 섭취량의 95%가 흡수된다. 정상 성인은 하루에 약 300g정도의 지방을 흡수할 수있다. 만일 지방 흡수에 문제가 생기면 대변에 지방이 섞여 배출되는 지방변을 야기한다.

지질의 유화

지질은 수분 성분인 소화액과 섞이지 않기 때문에 지질과 소화액을 혼합시키려면 특정한 유화제가 필요하다. 지질이 소장으로 진입하면 콜레시스토키닌이 분비되어 이것이 담낭을 자극함으로써 담즙이 분비된다. 담즙은 물과 지방 양쪽에 친화성이 있기 때문에 물과 물위에 떠 있는 지질 분자와 함께 결합하여 유화시킴으로써 지질 분자에 대한 라파제의 접촉 면적을 넓혀준다.

지질의 소화, 흡수

지질은 리파아제에 의해 지방산과 글리세롤로 분해된다. 크기가 작은 지방산과 글리세롤은 직접 혈액으로 진입하지만 크기가 큰 지방산은 소장 세포로 들어간 다음 다시 지방으로 합성되고 이것에 콜레스테롤, 인지질, 단백질 등과 합쳐져 유미입자(킬로마이크론)이란 작은 덩어리를 형성한 후 임파관을 거쳐 혈액으로 진입한다.
유미입자는 혈류를 순환하며 신체의 각 조직에 지방을 떨어 뜨려 주면서 그 사이즈가 점점 작아진다. 식사 후 14시간 정도 지나면 유미입자(킬로마이크론)는 거의 혈액에서 제거된다.
한편 간 세포에 도달한 지방산은 여러 가지 지질 합성에 이용된다. 간 세포에서는 VLDL이라는 지단백을 형성하여 다른 조직으로 지질을 송출한다. VLDL이 혈류를 통해 배회하면 신체 조직 세포에서 VLDL로부터 지질을 받아 분해 흡수한다.
유미입자(킬로마이크론)와 VLDL은 섭취한 지방을 신체 각 조직에 전달하는 주요 공급원인 셈이다. 신체 말단 조직에서 지방을 분해하는 효소는 지단백리파아제(Lipoprotein lipase)다. 지단백 리파제라는 효소가 제대로 작용하기 위해서는 혈당 조절 호르몬인 인슐린의 도움이 필요하다. 만약 인슐린을 제대로 이용할 수 없는 경우에는 혈액에서 지방 제거가 원활하지 못해 피검사에서 고지질혈증을 보일 수 있다. 그 외에도 비만, 운동부족, 음주 시에도 이런 문제를 야기할 수 있다.

VLDL로부터 지방이 제거되고 그 크기가 점차 작아지면 LDL이 된다. LDL은 콜레스테롤 비중이 높은 지단백이다. LDL은 혈액을 돌며 조직에 지방, 콜레스테롤, 인지질을 전달하고 간 세포에 있는 수용체에 의해 제거된다. 간세포에 의한 LDL의 제거가 LDL 조절의 중요한 기전이다. 부신도 LDL을 제거하는 수용체를 풍부하게 가지고 있다. 유전적인 결함으로 LDL 수용체 기능이 떨어지면 가족성 고 지혈증을 보일 수 있다. 또한 간이나 부신처럼 콜레스테롤을 이용하는 장기 기능이 떨어지면 혈중 LDL이 높아질 수 있다. LDL이 높으면 각종 심혈관 질환을 유발할 수 있다.
간에서 합성되는 HDL은 불필요한 콜레스테롤과 인지질을 운반하여 배설하거나 재순환시키는 작용이 있다. 적당량의 HDL은 심혈관계 건강에 중요한 지표가 된다.

3) 지질의 수송

지질이 혈액 내에서 운반되려면 물에 잘 섞일 수 있는 상태를 유지해야 한다. 따라서 지단백질 같은 특별 수송체계가 필요하다.

-지단백질에서 중성지질이나 콜레스테롤에스테르 같은 비극성 물질은 안쪽에 위치하고 인지질, 콜레스테롤, 단백질은 바깥 부분을 둘러 싸고 있어 혈액 내에서 자유롭게 이동할 수 있다.

-지단백질은 밀도 차이를 이용한 초 원심 분리법에 의해 크게 킬로마이크론, VLDL, LDL, HDL 등 네 가지로 나눈다

① 세포막에 존재하는 지단백 지질 분해 효소 (LPL; 지단백 리파제)가 킬로마이크론 내의 TG를 분해해 자유지방산(FFA)을 방출시킨다. 떨어져 나온 자유 지방산은 지방 조직 등에 저장된다.
② TG가 분해되고 남은 킬로마이크론 골격(CMR)은 간으로 이동하여 간세포 표면에 있는 수용체를 매개로 세포 내 함입된 후 지방산과 콜레스테롤 에스테르(CE) 등으로 분해된다. 세포 내에서 다시 지방산과 포도당을 이용하여 TG를 합성한다
③ 간에서 TG는 콜레스테롤 에스테르(CE)와 인지질 및 여러 아포 단백질과 함께 VLDL을 구성하여 혈액으로 방출된 후 지단백 리파제(LPL)에 의해 분해 된다. VLDL의 크기는 점점 작아지나 밀도는 커지면서 IDL로 바뀐다.
④ 유리 콜레스테롤 에스테르(CE)는 HDL의 LCAT의 도움을 받아 지방산과 결합해 CE로 전환된다. 따라서 점차 TG가 CE로 바뀌고 LDL로 전환된다.
⑤ LDL 에 의해 운반된 CE는 가수분해 되어 CE을 방출하고 세포에서 이용된다.
⑥ 조직에서는 얻은 만큼의 CE를 다시 혈액으로 방출하고 이 CE는 HDL 에 부착되어 간으로 이동한다

4) 주요 혈중지질 주요 생성 장소 기능

킬로마이크론 (Chylomicron) 소장 식이의 중성지질을 운반하는 지단백으로 중성 지질이 풍부하여 밀도가 가장 낮다. 지방을 장에서 간으로 이동 시킨다 .
공복 상태에서는 존재하지 않음. 생성 후 분해가 가장 빠르다
VLDL 간 간에서 생성된 콜레스테롤과 중성 지질을 조직으로 이동 시킨다.
밀도가 두 번째로 낮다
LDL 혈액내의 전환 콜레스테롤을 가장 많이 함유하고 있다. VLDL 에 있는 중성지방을 제거한 결과로 생성된다. 조직에 콜레스테롤을 운반한다.
HDL 간 조직에서 간으로 콜레스테롤을 운반하는 항 동맥성 지단백이다.
유일하게 아포 B가 없다

지단백	기원	비중	구성%	핵심지질
Chylomicron	식이성 중성지방	<0.95	단백질 0.5~2.0 지 질 98~99.5	중성지방
초 저비중 지단백 (VLDL)	내인성 중성지방	<0.95~1.006	단백질 10~15 지 질 85~90	중성지방
저비중 지단백 (LDL)	Cholesterol (cholesteryl ester)	1.019~1.063	단백질 25 지 질 75	Cholesterol
고비중 지단백 (HDL)	Cholesterol (cholesteryl ester)	1.063~1.21	단백질 50 지 질 50	Cholesterol

종류	역할	비고
Chylomicron (킬로미크론)	외인성 TG의 운반 외인성 CH의 운반 CH 생합성의 조절	식이성 중성지방을 장으로부터 운반
VLDL (초저비중 지단백)	내인성 TG의 운반 (내인성 CH의 운반)	TG : CH ≒ 5 : 1 정도 대부분 간에서 합성되어 말초 지방 및 근육조직 등에 TG운반
LDL (저비중 지단백)	말초조직으로 CH 운반 (말초 조직에성의 CH대사조절)	약 45~50%가 CH로 구성 체내 LDL의 항상성은 LDL-receptor에 의해 조절
HDL (고비중 지단백)	말초조직으로부터 간으로 CH운반 TG 의 이화 촉진	Good Cholesterol! (대사 증후군 교정에 핵심인자)

5) 지질섭취와 건강

고 콜레스테롤 혈증은 혈관벽을 손상시켜 심혈관 질환을 증가시킨다. 따라서 혈중 콜레스테롤이 일정하게 유지되도록 식생활과 생활습관의 관리가 필요하다. 음식을 통한 콜레스테롤 섭취 자체는 혈중 콜레스테롤 수치에 큰 영향을 미치지 않는다. 혈중 콜레스테롤 농도는 섭취한 음식보다는 간에서 합성된 콜레스테롤의 양에 더 큰 영향을 받는다. 혈중 콜레스테롤(특히 LDL)치를 증가시키는 가장 큰 원인은 콜레스테롤 자체보다 지방 섭취 총량이며 그 다음이 포화 지방산, 고 칼로리 섭취 순이다
지질이지만 오메가-3 지방산은 콜레스테롤을 떨어뜨리는 작용이 있다. 그린랜드에 거주하는 사람들은 고지방, 고칼로리 식사를 하는데도 관상동맥 심장병이 많지 않다. 해산물 중의 오메가-3 지방산(EPA, DHA) 섭취가 많기 때문이다. 그러나 섭취 해산물에 중금속 또는 환경 오염 물질이 많이 들어 있어 오메가-3 지방산 보충을 위해 해산물을 과량 섭취하는 것은 오히려 해로울 수 있다.

지질 유화 및 킬로마이크론

지방은 물에 녹지 않아 여러 지방이 한데 응결되어 큰 덩어리를 이루는 경향이 있다. 오일과 식초(대개 물 성분)를 분리시킬 때 샐러드 드레싱(SALAD DRESSING)에서도 동일한 현상이 일어난다.
이와 같은 지질과 물의 분리는 지방을 소화시키는 효소(LIPASE)의 효율성을 감소시킨다. 특단의 조치를 취하지 않으면 리파제가 지방 분자에 접근할 수없다. 지방은 소화되지 않으면 소화관을 통과할 수 없다.
이를 해결하는 방식이 지질 유화(EMULSIFICATION)다. 지질 유화는 담즙을 이용한다. 담즙은 2중 성질(DUAL NATURE)을 가진 분자로 구성된다. 이 분자의 절반 가량은 수분이 끌어가고 나머지 절반은 지방에 이끌려가 담즙 분자는 지방과 물의 중간에 위치한다. 이런 식으로 지방 방울이 물에 부유한다. 이 과정을 유화(EMULSIFICATION)라고 한다. 이는 불결한 접시의 기름기를 닦아내는 세척제와 같다. 소화관내의 유화로 리파제가 지방 분자에 접근하여 소화를 돕는다.

킬로마이크론(유미입자;CHYLOMICRONS )

소장 흡수세포에서 만들어진 커다란 지단백 입자이며 보통 직경이 75~1,200nm 정도이다. 킬로마이크론은 지질을 지방조직으로 이동시켜 지방 조직에서 지단백 리파제의해 분해시킨다.
장에서 지방조직으로 가는 방식은 장 점막세포(ENTEROCYTE)의 EXOCYTOSIS에 의해 킬로마이크론(CHYLOMICRON)을 LACTEALS(소장의 융모에서 기원한 임파관)로 방출시킨 후 흉관->좌측 쇄골하 정맥을 통해 혈류로 진입한다