어린이 키 성장에 도움주는 GABA

[한방생약]

어린이 키 성장에 도움주는 GABA

유산균발효굴추출물

개인맞춤형 건강기능식품이 일반화되는 분위기다. 소분이 가능하도록 하는 시범사업이 진행중인 가운데 본 사업도 궤도에 오를 것으로 예상된다. 기능성을 인정받은 건강기능식품 소재에 대한 이해도를 높이기 위해 원료의 개요와 기능성 내용, 응용 등을 다루는 '기능성 원료의 이해' 연재를 시작한다. [편집자 주]

1. 기능성 원료명(인정번호)
유산균발효굴추출물(제2024-26, 27호)

2. 기능성 내용
어린이 키성장에 도움을 줄 수 있음

3. 일일 섭취량
유산균발효굴추출물로서 500mg/일

4. 개요

- 굴(Crassostrea gigas)은 연안 지역에 널리 분포하는 해양 이매패류 연체동물로 한국, 일본, 중국, 유럽 등 많은 국가에서 세계 10대 수산물로서 오랫동안 산업 자원에 널리 사용되어 왔다.
- 굴은 오랫동안 동남아시아에서 소화 불량, 피로, 출혈 및 위장 질환 치료를 위한 전통 의학으로 사용돼 왔다.
- 수많은 연구에서 굴과 굴의 생체 활성 펩타이드가 항산화제, 항균제, 골형성, 항염증제, 식후 혈당 조절, 항응고 특성을 포함한 약리학적 이점이 있다고 보고됐다.
- 굴은 글리코겐, 비타민, 단백질 등 각종 영양소가 함유돼 있으며, 티로신, 글루탐산 등 18종 이상의 아미노산과 타우린 등의 기능성 물질뿐 아니라 철분, 요오드 등 필수 무기질 등이 풍부하다.

GABA(gamma-aminobutyric acid)는 L-글루탐산으로부터 글루타메이트 탈카르복실화효소(glutamate-1-carboxylase, GAD)에 의해 비가역적 탈카르복실화 반응으로 생성된다. GAD는 PLP를 보조 인자로 사용하며 박테리아, 곰팡이 및 효모와 같은 미생물에서 발견되며, 이 미생물들을 통해 글루탐산으로부터 GABA를 얻어낼 수 있다. 
특히 유산균은 GABA 생성에 가장 실용적이며, 최근에는 Lactobacillus brevis와 Lactococcus lactis가 GABA의 대량생산에 사용되고 있다.

GABA는 인체의 많은 생리적인 대사 조절에 관여하여 뇌의 혈류를 활발하게 하고 산소 공급량을 증가시켜 뇌세포의 대사기능을 항진시키는 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 성장호르몬의 분비 조절에도 관여하며 혈압강하 및 통증 완화, 신경안정작용, 간, 신장기능 개선작용, 대장암 억제작용 등 여러 생리 조절 작용에 관여하는 것으로 알려져 있다. 최근의 뼈에 관한 연구에서는 GABA가 조골세포(osteoblast)의 활성도를 증가시키고, 파골세포(osteoclast)의 활동을 억제할 수 있다는 연구 결과도 있다.

타우린(Taurine)은 2-아미노에탄설폰산(2-aminoethanesulfonic acid)으로 알려진 황을 포함한 아미노산으로써 뇌, 눈, 심장, 근육 등 여러 기관에서 발견되며, 특히 심장 건강과 신경계 기능에 중요한 역할을 한다. 이뿐 아니라 최근 연구에서는 다양한 뼈 관련 수치들을 개선시키고 성장판 두께를 증가시킬 수 있다는 결과가 있다.

유산균발효굴추출물(제2024-26, 27호)은 굴(학명: Crassostrea gigas, 사용부위: 전체 껍질 제외)을 원재료로 하여 효소분해, 발효, 건조한 원료로, 감마아미노부틸산(gamma-aminobutyric acid, GABA)은 115mg/g, 타우린(Taurine)은 3.4mg/g을 충족해야 한다.

인슐린 유사 성장 factor-1(IGF-1)은 분자 구조에서 인슐린과 유사한 폴리펩티드 호르몬으로 세포증식의 촉진과 관련된 중요한 역할을 한다. 간에서 생성되어 다시 혈중으로 분비되고 혈중에서 IGF 결합단백(IGFBP, IGF-1의 80%가 IGFBP-3와 결합)과 결합하여 전신에 분포한다. 이렇게 IGF-1과 IGFBP가 결합하면 반감기가 증가하여 IGF-1의 성장조절효과를 유지할 수 있으며, 이런 특징을 바탕으로 ‘어린이 키성장에 도움을 줄 수 있음’의 기능성을 확인하는 바이오마커로 사용된다.

BMP(Bone morphogenetic protein)는 다기능 성장 인자로 골격 형성 과정에서 많은 역할을 하며, 배아발생 초기 단계부터 골격의 축 형성에 관여하고, 성인에서 뼈의 항상성과 remodeling에 관여하는 인자이다. 특히 BMP-2는 적절한 골 형성, 연골 형성에 필수적인 인자이며, BMP-2 유전자 결핍 쥐에서는 성장 저해가 일어나는 것으로 보고된다.

5. 작용기전 및 연구 결과
- Sprague-Dawley 쥐에 유산균발효굴추출물을 2주 동안 경구 투여한 결과 GH, IGF-1, IGFBP-3의 간 발현량과 혈중농도를 증가시켰다. 또한 근위 경골 성장판에서 BMPs, IGF-1, IGFBP-3의 발현량을 증가시켜서 성장판의 증식과 비대영역의 확장을 증가시켰다.

- 지브라피쉬 유충에 유산균발효굴추출물을 처리했더니, IGF-1 유전자를 상향조절하여 조골세포에서 IGF의 분비를 촉진했다. 이는 IGF-1R 경로를 활성화하여 GSK-3β를 인산화를 시키고 RUNX2의 분비를 증가시켜 뼈 형성과 성장을 유도했고 결과적으로 지브라피쉬 유충의 몸길이가 증가했다.

- 성별 및 연령별 신장 25 백분위수 미만(‘17년 소아청소년 성장도표 기준)에 해당되는 6~11세 사이의 건강한 100명의 어린이를 대상으로 유산균발효굴추출물을 24주간 섭취한 결과, 신장(대조군 대비 39.5%), 신장 SDS, 성장속도(대조군 대비 44%), IGFBP-3의 수치가 대조군 대비 유의적으로 증가했다.

6. 섭취 시 주의사항
(1) 국내 인정 내용
- 임산부 및 수유부는 섭취를 피할 것
- 특정원료에 알레르기가 있거나 장기간 또는 의약품 복용 시 전문가와 상담할 것
- 이상사례 발생 시 섭취를 중단하고 전문가와 상담할 것
- 키 성장에는 충분한 영양섭취, 적절한 수면, 건강한 생활습관·운동을 병행해야 함

(2) 외국 문헌 관련 내용
- 유산균발효굴추출물의 기능(지표)성분인 GABA의 경우 일반적으로 속쓰림, 두통, 근육 약화 등의 이상 반응이 보고됐다. 또한 일부 사람에게는 졸음을 유발할 수 있기에, GABA를 섭취한 후에 운전이나 기계 조작을 피하는 것이 좋다.

- 일부 동물 및 인체적용시험 연구에 따르면 GABA는 고혈압 환자의 혈압을 낮출 수 있으므로 GABA와 고혈압치료제를 동시에 사용하면 저혈압 위험이 증가할 수 있다.

- 인체적용시험 연구에 따르면 GABA와 포스파티딜세린을 동시에 복용할 경우, 뇌에서의 GABA의 생체이용율이 크게 향상되었다는 결과가 있다. 

- 유산균발효굴추출물의 기능(지표)성분인 타우린을 섭취한 후 구토, 메스꺼움, 두통, 복통 등의 이상반응이 나타나는 사람이 있었지만, 타우린 자체 때문인지, 타우린과 함께 섭취된 다른 성분 때문인지는 명확하지 않았다. 

7. 응용
(1) 성장에는 여러 요인이 영향을 미치며 유전적인 요인과 더불어 영양상태, 운동 정도, 수면 상태, 스트레스 등의 환경적인 요인에 의해 복합적으로 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 유산균발효굴추출물만 섭취시키는 것보다는 섭취 시 주의사항에 나온 것을 토대로 보호자와 상담을 통해서 부족한 부분을 채우고 생활 습관 교정을 병행하는 것이 더 효과적이다.

① 성장기에는 신체조직이 성장하므로 충분한 영양공급이 필요하다. 특히 성장에 직접적으로 영향을 끼칠 수 있는 단백질, 비타민D, 칼슘, 철분, 아연 등의 섭취 정도를 확인하여 식습관을 교정하거나 필요시에는 해당 영양성분을 보충제로 섭취하는 것도 방법 중 하나가 될 수 있다.

② 농구, 수영, 줄넘기, 스트레칭 및 요가 등의 운동을 통해 성장판을 자극하고, 전반적인 체력을 향상시킬 수 있다.  

③ 수면과 성장호르몬과의 관계는 연구가 많이 진행되고 있으며, 일반적으로 잠이 들면 1,2단계 수면으로 접어들고, 일정 시간 후 깊은 수면 단계로 들어가게 된다. 깊은 수면 단계 시 성장호르몬의 분비가 왕성해져 평소의 약 5배 이상 분비된다. 따라서 수면의 질을 높이고 충분한 수면시간을 가져야 한다. 참고로 유산균발효굴추출물의 기능(지표)성분인 GABA의 경우, 스트레스와 불안을 줄이고 수면 주기를 개선하는 등의 효과도 보고되고 있다. 

④ 장기적인 스트레스는 직접적으로 뇌하수체에 영향을 미쳐 성장호르몬의 분비를 저해한다. 그래서 스트레스 환경을 피하거나 운동, 그림 그리기, 음악 감상, 대화 나누기 등의 스트레스를 해소할 수 있는 방법이 필요하다.  

(2) 한 동물시험에서 유산균발효굴추출물을 경구 투여한 결과, 항산화 작용으로 난소 절제술로 인한 파골세포 형성을 억제하고, 뼈 손실을 예방했다. 이로써 에스트로겐 결핍으로 인한 골 손실을 예방하는데 도움이 될 것으로 보고 있다. 

(3) 굴에 관련된 개별인정형 원료로 ‘발효굴추출물’과 ‘굴가수분해물’이 있다. 발효굴추출물(제2023-39, 41호)의 경우 기능(지표)성분은 GABA와 타우린으로 유산균발효굴추출물과 같고, 기능성 내용은 ‘근력개선에 도움을 줄 수 있음’이다. 굴가수분해물(제2021-22호)의 기능(지표)성분은 타우린 및 FLNK 이며, 기능성 내용은 ‘자외선에 의한 피부 손상으로부터 피부 건강 유지에 도움을 줄 수 있음’이다. 

8. 정리
굴은 각종 영양소가 함유되어 있으며, 티로신, 글루탐산과 같은 아미노산과 타우린 등 여러 영양소들이 풍부하다. 
굴을 유산균으로 발효시키면 글루탐산으로부터 GABA를 얻어낼 수 있는데, 이러한 특징을 이용하여 유산균발효굴추출물을 제조했고, 기능(지표)성분은 GABA와 타우린이다. 유산균발효굴추출물은 동물시험에서 성장호르몬과 IGF-1 기반의 작용으로 뼈의 형성과 성장, 성장판 증식 등의 효과가 나타났고, 인체적용시험에서는 신장, 신장 SDS, 성장 속도를 대조군에 비해 유의하게 증가시킴으로써 ‘어린이 키성장에 도움을 줄 수 있음’의 기능성을 인정받았다. 

다만 키 성장에는 영양상태, 운동 정도, 수면 상태, 스트레스 등의 환경적인 요인의 영향을 받기 때문에, 이 부분은 상담을 통해 병행할 수 있도록 한다.