진료실에 필요한 영양지식

[byungin]

진료실에 필요한 영양지식 

한병인

생활습관병에 대한 인식이 보편화되면서 식생활에 대한 관심이 어느 때보다도 높아지고 있다. 올바른 식습관은 질병을 예방하고, 현명한 식품선택은 환경파괴를 줄일 수 있기 때문이다. 영양이란 외부에서 받아들인 물질을 이용하여 생체물질을 합성하고 에너지를 얻는 것이다. 생체의 구성성분은 탄소, 수소, 산소, 질소가 99%를 차지하며, 황과 인이 그 다음으로 많다. 영양소는 음식에 함유된 생체활동에 필요한 물질을 말한다. 6대 영양소란 탄수화물, 단백질, 지방, 비타민, 무기염류, 물을 일컫는다. 기능적으로는 앞의 3가지를 열량소, 뒤의 3가지를 조절소로 분류할 수 있다.

탄수화물

1, 탄수화물이란?

탄수화물은 탄소, 수소, 산소가 1:2:1로 조성된 물질로 지구상에서 가장 많은 생체물질이다. 탄수화물은 에너지원, DNA와 RNA의 전구물질, 세포의 외골격으로 이용된다. 탄수화물은 당분자의 수에 따라서 단당류, 이당류, 다당류로 분류한다. 단당류 중에서 가장 흔한 것은 탄소수가 6 개인 포도당이다. 탄소수 4 개 이상인 단당류는 링 구조(cyclic structure)로 되려는 성질이 있다. 이당류 중에서 가장 흔한 것은 sucrose(설탕, 서당 또는 자당이라고도 함)로 포도당 한 분자와 과당 한 분자로 구성되어 있다. 다당류는 20개 이상의 단당류로 구성된 것으로 녹말(=전분: starch), 글리코겐, 덱스트란, 셀룰로즈, 키틴 등이 있으며, 대부분이 포도당으로 구성되어 있다. 녹말과 글리코겐은 식물과 동물의 에너지 저장형이다. 녹말은 단일물질로 이루어진 것이 아니라, 아밀로스(amylose)와 아밀로펙틴(amylopectin)의 혼합물이며, 대부분 20:80의 비율로 함유되어 있다. 그러나 찹쌀과 찰옥수수는 아밀로펙틴만으로 이루어져 있다. 녹말은 찬물에 녹지 않지만 뜨거운 물에서 젤 상태가 되고, 글리코겐은 찬물에 녹는다. 녹말을 물에 넣어 가열하면 팽윤(swelling)되기 때문에 소화가 잘 된다. 가열한 녹말을 찬 곳에 두면 노화(retrogradation)가 일어나서 딱딱하게 되어 소화가 안된다. 노화는 2-5도씨에서 가장 잘되지만 60도씨 이상에서는 일어나지 않는다. 아밀로즈가 아밀로펙틴보다 노화되기 쉽다. 노화를 방지하기 위해서 고온에서 급히 수분을 제거하거나 냉각 후에 탈수한다. 영하 20도씨 이하에 저장하거나 설탕, 염류, 유화제 등을 사용하기도 한다. 덱스트란은 효모와 박테리아의 저장형이며 혈청 대용으로 쓰인다. 셀룰루즈와 키틴은 식물과 동물의 외골격을 구성하며 지구상에서 가장 풍부한 생체물질이다. (Stryer 362). 갈조류의 저장다당류인 laminarin은 산부인과에서 쓰인다. 단당류와 올리고당은 모두 단맛이 있는데, 과당(fructose), 설탕(sucrose), 포도당 의 순서로 달다. 글리코겐도 단맛이 있는데, 동물의 간, 근육, 조개류에 많이 함유되어 있다.

2, 탄수화물과 건강

과당(fructose)은 인슐린을 증가시키지 않지만, 간에서 포도당으로 전환되기 때문에 결국 인슐린을 상승시킬 수 있다. 사과를 먹고 난 후에 배가 아픈 사람은 과당흡수장애(fructose malabsorption syndrome) 때문일 수 있다. 설탕불내성(sucrose intolerance)은 그린란드 에스키모인에게 많고, 유당불내성(lactose intolerance)은 북유럽과 아프리카 일부 인종을 제외하고는 모두에게 있다. 글리코겐 저장병(glycogen storage disease)은 글리코겐 분해효소의 선천적인 장애로 간이나 근육에 글리코겐이 축적되는 질환이다. 설탕 대신에 사용하는 인공 인공감미료인 아스팔탐(Aspartame)의 화학명은 N-(L-α-Aspartyl)-L-phenylalanine 이다. 여기에 함유된 페닐알라닌은 두통이나 이명을 유발할 수 있으며 페닐케톤뇨증을 악화시킨다.

3. 탄수화물과 세균

충치를 유발하는 Staphylococcus mutans는 혐기성 대사(glycolysis)를 통하여 포도당을 피루브산과 젖산으로 전환시키는데, 이것들은 산성이기 때문에 치아를 부식시킨다. 식사한 지 1시간 후에는 치석(plaque)이 생겨서 혐기성 환경이 더욱 조장되는데, 양치질을 하지 않으면 치석 아래에서 S. mutan가 활발하게 번식하게 된다. 치솔은 1770년 월리엄 애디스(William Addis)가 감옥에 갇혀있는 동안에 발명하였다. 치솔은 20세기의 가장 위대한 발명품으로 선정되었다.

섬유소는 장내세균과 대장세포의 건강에 아주 중요하다. 세균이 섬유소를 먹고 생성하는 짧은사슬 지방산이 대장세포(colonocyte)의 주된 에너지원이기 때문이다. 장내 세균 중에서 Eschericia coli는 산소를 소모하여 다른 혐기성 세균이 살기 좋도록 혐기성환경을 만든다.(Brody p143). 비경구영양(total parenteral nutrition)을 오래 하면 대장세포가 죽기 때문에 설사를 하게 된다. 수용성섬유소는 영양소가 흡수되는 속도를 느리게 하고, 불용성섬유소는 대변의 양을 증가시켜 대장을 빨리 통과하게 하며, 담즙이나 음식의 대사에서 나오는 발암물질과 결합하여 암을 예방한다. 해조류에는 알긴산(alginic acid)이라는 저장다당류가 불용성 식이섬유 역할을 하여 변비를 예방한다. 알긴산은 포도당, 과당, 갈락토오스, 말토오스로 구성되어 있다.

4, 탄수화물의 과잉과 결핍

탄수화물을 지나치게 많이 섭취하면 인슐린이 상승하여 간에 저장된 글리코겐을 혈액으로 불러낼 수 없게 되고, 뇌에서 포도당이 필요하다는 신호를 보내게 되어 계속 탄수화물을 탐닉하게 된다. 탄수화물의 과잉섭취는 단백질결핍과 비타민 B복합체의 소모를 초래한다. 취침전에 먹는 탄수화물은 인슐린을 상승시켜 성장호르몬의 분비를 둔화시킨다. 성장호르몬은 REM 직전 3단계와 4단계 수면기에 주로 분비된다. 탄수화물이 결핍되면 단백질결핍과 케톤증이 유발될 수 있고, 지방섭취를 증가시킬 수가 있다.   

5, 포도당 대사

포도당은 다른 영양소와 달리 혐기적으로 대사될 수 있다. 포도당의 혐기적 대사를 해당작용(glycolysis)라고 한다. 해당작용에서는 피루브산이 생성되는데, 피루브산의 다음단계는 산소의 상태에 따라 다르다. 산소가 충분하면 TCA회로로 들어가서 이산화탄소와 물이 생성된다. 산소가 모자라는 상태에서는 혐기성 대사로 들어가는데, 급격히 움직이는 근육세포나 젖산균은 피루브산을 젖산으로 전환하고, 효모는 피루브산을 알콜로 전환한다. 피루브산과 젖산의 상호전환(interconversion)에는 lactate dehydrogenase (LDH)가 관여한다. 혈청 LDH 수치는 근육질환의 지표로 이용된다. 대부분의 동물은 평소에 유산소대사를 한다. 몸집이 작은 동물이나 이동 철새들은 빨리 움직일 때에도 유산소대사를 하지만, 사람을 포함한 대형동물들은 빨리 움직일 때에는 산소가 불충분하므로 혐기성대사를 하게된다. 코끼리, 고래, 공룡과 같은 대형동물들은 평소에는 느리게 움직이다가, 사냥하거나 도망갈 때와 같이 꼭 필요할 때에 짧은 시간만 움직일 수 있으며, 숨을 헐떡이면서 회복하기까지 상당한 시간이 걸린다. 근육에 미토콘드리아가 많이 있으면 붉은색을 띤다. 붉은살 생선은 유산소대사를 주로 하면서 항상 헤엄쳐 다니는 회유어이고, 흰살 생선은 혐기성 대사를 주로 하면서 바다 밑바닥에 머물러 사는 경우가 많다. 심해에 사는 실러칸스(coelacanth)는 혐기성 대사만으로 살아간다. (Lehninger 539). 실러칸스가 4억여 년 전 고생대말에 출현하여 지금까지 살아남은 것도 이런 이유 때문이다.

흔히 암(cancer)을 소모성질환이라 말한다. 분열이 왕성한 암세포는 혈액공급이 불충분하므로 혐기성대사인 해당과정에서 주로 에너지를 얻는데, 유산소대사보다 비효율적이므로 포도당을 더 많이 소모하기 때문이다. 만성알콜섭취는 비타민 B1의 흡수를 방해한다. 비타민 B1 결핍은 5탄당 인산경로(pentose phosphate pathway)의 조효소인 TPP(thiamine pyrophosphate)에 장애를 초래하여, 각종 대사물질이 심장근육이나 신경세포에 축적되게 한다. 5탄당 인산경로는 포도당대사의 대체경로이다. 이로써 Werncke-Korsakoff syndrome이나 각기병(beriberi)이 유발된다. 도정된 쌀을 주식으로 하거나, 날생선을 주식으로 하는 사람들은 각기병에 걸릴 위험이 있다.

참고문헌

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* Stryer L. 박인원 역. Stryer 생화학 제3개정판. 서울외국서적 1992.

단백질

단백질은 효소, 호르몬, 항체, 근육, 피부 등을 구성하며, 물 다음으로 풍부하게 존재하는 생체물질이다. 단백질은 틴수화물이나 지방과 달리 질소와 황을 함유하고 있는 것이 특징이며, 에너지원으로 쓰이기 보다는 생체물질의 합성에 주로 사용된다. 단백질은 단백질의 형태로는 저장될 수 없기 때문에, 생체합성에 사용되고 남은 여분의 단백질은 글리코겐이나 지방의 형태로 저장된다.

1, 단백질 필요량

자연계에 있는 대부분의 단백질은 2000개 이내의 아미노산으로 이루어져 있다. 몇몇 호르몬은 아미노산 한 두 개로 이루어져 있고, 인슐린은 51개의 아미노산, cytochrome C는 104개의 아미노산으로 이루어져 있다. 단백질은 꾸준히 소모된다. 인슐린, 글루카곤 등과 같은 단백질들은 항상 소모되고 있다.  간세포는 10일, 근육 단백질은 100일, 콜라겐은 1000일 후에 파괴된다. 소화관  내피세포는 하루에 전체의 25%가 떨어져 나가고 소화액의 형태로도 많은 양이 단백질이 소실된다. 다행히 대부분이 재흡수 되기 때문에, 대변으로 빠져나가는 단백질은 10 g 정도 뿐이다. 수명이 다 된 단백질은 유비퀴틴(ubiquitin)에 결합되어 분해된다. 유비퀴틴은 모든 진핵생물에 존재한다고 하여 붙여진 이름이다. 단백질의 하루 섭취 권장량은 1 g/Kg  이며  근력 운동선수는 이보다 3배, 지구력 운동선수 2배가 필요하다. 스트레스 상태에서도 호르몬의 분비가 많아져서 단백질의 소모가 증가한다. 근육 단백질은 일정기간 수축하지 않으면 분해되어 소실된다.

2, 필수 아미노산

사람이 체내에서 합성할 수 없는 9 종류의 아미노산을 필수아미노산이라고 한다. 황(S)을 함유하고 있는 메치오닌(methionone)과 시스테인(cysteine)은 황의 공급원으로써 중요하다. 시스테인은 메티오닌에서 합성될 수 있으므로, 메치오닌이 필수 아미노산이다. 벤젠고리를 함유한 것을 방향족 아미노산(Aromatic amino acid)이라고 하며 티로신(tyrosine), 트립토판(tryptophan), 페닐알라닌(phenylalanine) 이 있다. 아미노산의 벤젠고리는 박테리아와 식물만이 합성할 수 있다. 티로신은 페닐알라닌에서 합성되기 때문에, 트립토판과 페닐알라닌이 필수아미노산이다. 방향족 아미노산은 향기가 좋기 때문에 바닐라나 계피향의 제조에 사용된다. 트립토판은 세로토닌(serotonin)의 전구체이며, 우유에 많이 함유되어 있어, 저녁에 우유를 마시면 잠을 잘 자게 된다. 페닐알라닌은 도파민, 에피네프린의 전구체이다. 탄소골격이 많은 아미노산을 분기쇄 아미노산(branched amino acid)이라고 하는데, 발린(valine), 이소루이신(isoleucine), 루이신(leucine) 이 있으며 콩에 많이 함유되어 있고 모두 필수아미노산이다. 분기쇄 아미노산은 간에서 대사되지 않고 근육에서 대사되므로, 운동 직후에 섭취하면 근력이 증가한다고 알려져 있다. 건강식품으로 판매되는 분지쇄 아미노산에는 방향족 아미노산인 트립토판이 함유되어 있어 세로토닌이 증가할 수 있고, 간혹 eosinophilia-myalgia 를 유발할 수 있다. 분기쇄 아미노산의 대사결함으로 생기는 질환이 maple syrup urine disease이다.

지금까지 7 가지 필수아미노산을 열거하였다. 나머지 2가지는 트레오닌(threonine)과 히스티딘(histidine)이다. 히스티딘은 imidazole 링을 갖고 있으며 histamine의 전구물질이다. 아르기닌(arginine)은 유아의 성장에 꼭 필요하기 때문에 필수아미노산으로 분류하기도 한다. 

운동 피로의 원인 중에 하나는 뇌에 세로토닌이 증가하는 것이다. 이는 혈중 serotonine의 전구물질인 tryptophan이 증가하고, 분기쇄아미노산이 감소하기 때문이다. 따라서 Valine, Isoleucine, Leucine 과 같은 분기쇄 아미노산은 운동시에 섭취하면 운동 수행능력이 좋아질 수 있다. 웨이트 트레이닝과 같은 저항성 운동 직후에 고단백질을 섭취하면 근육량이 증가한다. 운동 직후에 식사를 하는 것이, 나중에 하는 것보다 근육량을 증가시키고 지방조직을 감소시키는데 효과적이다.

2, 완전단백질과 채식

 필수 아미노산을 충분히 포함하고 있는 단백질을 "완전단백질"이라 한다. 식물 중에서 콩, 쌀, 감자도 비교적 양질의 단백질에 속한다. 식물성 식품을 2가지 이상 혼합하여 섭취하면 서로 부족한 아미노산을 보충하기 때문에 완전단백질과 같은 효과를 얻을 수 있는데 이것을 아미노산의 보족효과 (supplementary effect)라고 한다. 쌀, 보리, 밀 등의 곡류에는 라이신((lysine)과 트레오닌(threonine)이 부족하며, 두류, 육류, 우유에는 메치오닌(methionine)이 적고, 옥수수는 트립토판과 라이신이 부족하다. 따라서 쌀과 보리의 혼식 보다는 쌀과 콩의 혼식이 아미노산의 보족효과가 크다. 이 효과는 시간 차이를 두고 섭취하는 것 보다 동시에 섭취할 때 최대의 효과를 볼 수 있다. 밥과 콩, 밥과 두부, 빵과 땅콩버터 등의 조합으로 완전단백질을 섭취할 수 있다. 계란, 우유, 모유에 함유된 단백질은 완전 단백질이다.

3, 단백질 과잉

육식동물은 단백질을 통하여 전체 소모에너지의 90%를 얻을 수 있지만, 초식동물은 소량의 에너지만 얻을 수 있고, 식물은 단백질로부터 에너지를 전혀 얻을 수 없다. 사람의 신체구조는 초식동물로 되어 있으므로, 과잉으로 섭취한 단백질은 체내에 저장할 수 없기 때문에, 어떤 방법으로든 소모되거나 배설되어야 한다. 그래서, 단백질은 "특이동적작용(specific dynamic action: SDA)"이 다른 영양소보다 높다. 단백질을 많이 섭취하면 대사가 항진되어 체온과 혈압이 올라가고 피로를 유발한다. 이것은 단백질의 신생합성(de novo protein synthesis)이 증가되기 때문이다. 단백질을 과잉으로 섭취하면, 칼슘의 배출과 비타민 B6의 소모가 늘어난다. 비타민 B6는 아미노산의 대사에 관여하고, 칼슘은 암모니아를 중화시키기 위해서 필요하다. 이것은 요소회로를 촉진함에 따라 소변량이 증가하여 신장에 부담을 주고, 갈증을 느끼게 한다.(Brody 446)

4, 아미노산의 맛

아미노산은 종류에 따라 여러가지 맛이 난다. glycine, alanine, threonine, proline, serine은 단맛이 나고, phenylalanine, tryptophan, arginine, isoleucine, valine, leucine, methionine은 쓴맛이 난다. histidine과 aspartate는 신맛이 난다. 히스티딘은 붉은살 생성과 조개에 많다. Glutamate는 감칠맛(umami taste)이 난다. 치즈와 토마토에는 글루탐산이 함유되어 있어서 피자의 드레싱으로 사용되고 있다. 김과 간장에는 glutamate, aspartate. alanine이 모두 들어있기 때문에, 김을 간장에 찍어 먹게 된 듯 하다.

생선은 활어를 잡아 냉장고에서 수 시간 지나야 더 쫄깃하고 맛있다. 생선이 죽은 직후는 알칼리성이어서 맛이 없고 맛있는 성분도 덜 생성되어 있다. 사후 경직에 들어가면 젖산이 생성되고, ATP가 분해되어 맛있는 이니노신산 (inosinate, inosine mono phosphate, IMP)이 생성되고, 단백질이 분해되어 글루탐산도 생성되어, 사후 경직이 풀리면 더 맛있게 된다. 흰살 생선은 붉은살 생선보다 사후경직이 천천히 풀리므로 오랫동안 맛을 유지한다. AMP(adenosine mono phosphate)도 감칠맛을 내는데, 오징어에는 영하 5도에서 20시간 지나면 AMP성분이 최대로 되고, 전복은 4-5일 후에 최대가 된다. 새우에는 글리신(glycine)을 비롯한 단 맛을 내는 아미노산이 많은데, 머리에 있는 노란색깔을 띠는 뇌와, 노란 색의 정소, 익히면 붉게 되는 간과 난소에 영양가가 풍부하다. 새우 껍질에는 콜레스테롤을 낮추는 키틴(chitin)이 함유되어 있다. 다시마를 찬물에 담가두면 글루탐산이 우러나오며, 다시마 표면에 있는 흰 가루는 만닛(mannit )이라는 맛있는 성분이므로 씻어내지 않는 것이 좋다. 광어나 가자미회, 전복에는 콜라겐이 많아서 꼬들꼬들한 맛이 있다. 생선이 서서히 죽으면 콜라겐이 많아진다. 어린 짐승의 고기가 연하고, 나이든 짐승의 고기가 질긴 이유는, 나이가 들면서 콜라겐의 결합부위가 많아지기 때문이다. 조개류에는 콜레스테롤이 많다고 알려졌으나, 대부분 유사 콜레스테롤인 것으로 밝혀졌으며, 콜레스테롤을 낮추는 효과가 있는 타우린이 많다. 붉은살 생선에는 철분이 많고, 흰살 생선에는 비타민 B1, B2, B12, E 가 많은데, 비타민 B2는 생선 껍질에 많다. 

5, 아미노산의 대사

아미노산은 아미노기(NH3+)와 탄소사슬로 분해되어 다른 아미노산을 합성하는 데 사용된다. 여기에서 남은 탄소사슬은 분해되어 글리코겐이나 지방으로 저장된다. 활용되지 못하고 남은 아미노기는 요소로 배설된다.  

(1) 아미노산을 합성하는 단계

아미노기는 아미노기 전이반응(amino group transamination)을 통해서 다른 아미노산의 합성에 이용되고, 탄소사슬은 1탄소 전이(one carbon unit transfer)를 통해서 아미노산 합성에 이용된다. 아미노기 전이반응에는 글루탐산과 글루타민이 중심 역할을 한다. 생물체에서 가장 많은 아미노산이 글루탐산과 글루타민인 이유가 바로 이 때문일 것이다. 식이로 섭취된 모든 아미노산이 아미노산 합성에 사용되는 것은 아니다. 아미노기 전이반응에 관여하는 효소를 transaminase라고 하며,조효소는 비타민 B6의 유도체인 pyridoxal phosphate이다. 여러가지 transaminase 중에서 ALT(alanine transaminase)와 AST(aspartate transaminase)는 질병의 진단에 이용된다. ALT는 알라닌과 글루탐산 사이의 아미노 전이에 관여하며, 피루브산이 생성되므로 serum glutamate pyruvate transaminase (SGPT)라고도 한다. AST는 아스파르트산(aspartate; 아스파라긴산 이라고도 함)과 글루탐산 사이의 아미노기 전이에 관여하며, 옥살산이 생성되므로 serum glutamic oxaloacetic transaminase (SGOT)라고도 한다. Transaminase는 모든 조직에 존재하지만, 심근, 간, 근육, 혈구에 장애가 있을 때에만 혈청농도가 증가하고, 다른 장기에 손상이 있을 때에는  증가하지 않는다.

(2) 잉여 탄소사슬을 저장 영양소로 전환하는 단계

아미노산 합성을 한 후에 남은 탄소사슬들은 1탄소 전이(one carbon unit transfer)를 통하여 포도당, 지방산, 케톤체 중의 하나로 전환된다. 아미노산의 탄소사슬의 운명은 신체의 상태에 따라 달라진다. 영양분이 충분할 때에는 글리코겐과 지방으로 저장이 된다. 힘든 운동을 하거나 굶은 후에는 글리코겐이 고갈되고 지방을 사용할 수 없게 되어 근육의 아미노산을 에너지로 쓰게 된다. 근육에서 유리된 아미노산은, 간으로 옮겨간 후에 포도당이나 케톤체로 전환되어 에너지로 전환된다. 포도당으로 전환되는 아미노산을 포도당생성성 아미노산(glucogenic amino acid), 케톤체로 전환되는 아미노산을 케톤생성성 아미노산(ketogenic amino acid)라고 한다. 근육에서 가장 많이 유리되는 아미노산은 알라닌과 글루타민이다. 1탄소를 전달하는 역할은 테트라하이드로폴산(tetrahydrofolate)과  S-아데노실메티오닌(S-adenosyl methionine)이다.

(3) 잉여 아미노기를 배설하는 단계

아미노기산의 대사에 쓰이고 남은 아미노기(NH3+)는 요소 회로(urea cycle)를 통해서 소변으로 배설된다. 이 단계에서는 글루탐산과 아스파르트산(aspartate)이 아미노기를 모아서 요소회로로 전달하는 역할을 한다. 비필수 아미노산인 아르기닌(arginine)이 요소회로의 마지막 단계에서 합성된 후에 요소로 전환된다. 아르기닌은 모든 아미노산 중에서 질소를 가장 많이 갖고 있는 아미노산이다. 고단백 식이를 섭취하면 urea cycle이 활성화되어 물을 많이 마시게 된다.

* 질소의 배설 형태

일반적으로 물이 풍부한 환경에 사는 동물은 암모니아(ammonia)로, 물이 적절히 있는 곳에 서식하는 동물은 요소(urea)로, 건조지역에 사는 동물은 요산(uric acid)으로 배설한다.(Animal biology 51). 어류는 아가미를 통해서 암모니아를 신속히 배설한다. 곤충, 파충류, 조류는 요산으로 배설한다. 조류의 똥에 섞여 있는 흰색 물질이 바로 요산이다. 요산은 알 속에 축적되어도 태아에 해가 없다. 물이 소모되지 않기 때문에 곤충, 파충류, 조류는 건조한 지역에서도 살 수 있다. (Hickman .1988;p170) . 포유동물은 요소를 배설하므로 물이 풍부한 곳에서만 살 수 있지만, 사막 포유동물인 캥거루쥐는 대부분 요산의 형태로 배출한다. 어떤 포유동물은 요산을 알란토산으로 바꾸어 배설하기도 한다, Stryer 4ed, 597p).

* 암모니아

간성 뇌증(hepatic encephalopathy)가 있을 때에는 간에서 대사되지 않는 분기쇄 아미노산의 형태로 단백직을 섭취해야 한다. 분기쇄 아미노산은 콩에 많이 함유되어 있다. 방향족 아미노산은 간에서 주로 대사된다. 고암모니아혈증은 뇌부종을 유발한다. 암모니아가 증가하면, 글루탐산이 글루타민으로 많이 전환되어 뇌조직의 삼투압이 증가하기 때문이다. 또한 glutamate가 고갈되어, 그로부터 유도되는 gama-aminobutyrate (GABA)가 고갈되는 것도 원인이다.

* 호모시스테인

호모시스테인(Homocysteine)은 혈중에 정상적으로 존재하는 아미노산의 일종으로, tetrahydrofolate의 작용을 돕는 역할을 한다. 호모시스테인의 대사는 folate 결핍 뿐만 아니라 비타민 B6, B12, frivoflavin의 결핍에 의해서도 억제된다. 일반 인구의 약 5-15% 에서는 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) 효소의 유전적 결합이 있으며, 혈중 호모시스테인의 상승을 보일 수 있다. 고령, 운동부족, 흡연, 커피의 섭취로도 증가될 수 있다.

6, 퓨린 대사

단백질의 대사산물은 요소로 배설되는 반면에, 퓨린은 요산으로 배설된다. 피리미딘은 알라닌(alanine)으로 분해되기 때문에 요산에는 영향을 주지 않는다. 곤충, 조류, 파충류, 달마시안 개, 원숭이, 인간은 퓨린대사에서 요산이 배설된다. 그 외의 포유동물과 육상동물은 alantoin을 배설하고, 어류는 alantonate를 배설하며, 양서류는 요소를 배설한다.

퓨린의 신생합성(de novo synthesis)에는 에너지가 많이 필요하고(Stryer 609p) 질소의 공급원도 적기 때문에, 에너지가 적게 드는 구제반응(salvage pathway)이 더 중요하다. 퓨린의 합성에서는 글루탐산과 아스파르트산(aspartate)가 아미노기를 공급한다. 아스파르트산은 요소 합성시에도 아미노기를 공급한다. 통풍은 퓨린대사에 관련된 효소에 유전적 결함이 있어서 요산이 증가하는 현상이고, 레쉬니한(Lesch-Nyhan) 증후군은 퓨린이 재활용되지 못하고 분해되는 병이다. 통풍과 레쉬니한 증후군 모두 남자에게 잘 생긴다.

참고문헌

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지질

1, 지질이란 ?

지질(lipid)이란 물에 녹지않고 유기용매에만 녹는 유기 화합물로써, 상온에서 액체상태인 기름(oil)과 고체상태인 지방(fat)으로 존재한다. 지질은 효율적인 에너지원이고, 필수지방산과 지용성 비타민의 공급원이다. 지질은 탄수화물이나 단백질보다 산소가 적고 탄소와 수소가 많아서 에너지 발생량이 훨씬 높다. 탄수화물과 단백질의 열량이 4kcal/g인데 비해서 지방산의 열량은 9kcal/g 이다. (1 kcal 는 1 Kg의 물을 1도씨 올리는 열량이다. 석탄과 중유의 열량은 각각 5-7Kcal/g, 10-11 Kcal/g 이다). 지질 중에서 영양학적으로 중요한 것은 중성지방, 인지질, 콜레스테롤이다.

중성지방(트리아실글리세롤)은 매우 안정된 구조이기 때문에 세포내에서 화학적 변화 없이 오래 저장될 수 있고, 물에 불용성이기 때문에 세포내의 삼투압을 올리지 않고 저장될 수 있다. 중성지방은 매우 농축된 에너지 저장형으로, 탄수화물의 저장형인 글리코겐 보다 같은 무게에서 여섯 배의 에너지를 저장한다. 이것이 글리코겐 대신에 중성지방이 진화에서 주요한 에너지 저장형으로 선택된 이유이다. 중성지방은 동물의 지방세포 뿐 아니라 모유나 우유, 씨앗에도 함유되어 있다. 체중 70kg의 남자에게는 100,000kcal 의 중성지방, 25,000kcal의 단백질, 600kcal의 글리코겐, 40kcal의 포도당이 비축되어 있는데, 중성지방은 체중에서 11kg을 차지한다. 이 만큼의 에너지가 글리코겐으로 저장되려면, 이 사람의 체중이 55kg은 더 무거워져야 한다. 심장, 간, 휴식중의 골격근은 총에너지원의 50% 이상을 중성지방으로부터 얻는다. 그래서, 근육이 발달한 사람은 휴식 중에도 지방세포를 더 많이 에너지로 태울 수 있다. 철새가 먼 거리를 이동하는 동안에는 중성지방을 에너지원으로 사용하고, 동면하는 동물도 겨울잠을 자는 동안에 중성지방을 주로 사용한다. 북극곰은 영양분을 중성지방으로 저장하여, 8개월 이상을 먹지 않고 살 수 있다.

인지질은 세포의 원형질막을 형성하며, 미토콘드리아, 핵, 리소조옴, ER(endoplasmic reticulum)을 싸는 막을 구성한다. 포스파티딜 세린, 포스파티딜 에탄올아민, 포스파티딜 콜린(=레시틴), 포스파티딜 이노시톨이 있다.

콜레스테롤은 담즙, 성호르몬, 부신호르몬, 비타민 D 의 합성에 쓰이고, 세포막의 구성성분이다. 콜레스테롤이 많이 함유된 세포막은 단단하다. 동물의 신경세포는 콜레스테롤이 많이 함유되어 있어서 비교적 단단하고, 세균은 콜레스테롤이 없기 때문에 유연하다. (Brody 93). 식물에는 콜레스테롤이 없지만 세포벽이 있기 때문에 단단하다. 식물에는 식물성 스테롤인 sitosterol, ergosterol이 함유되어 있다(326). 콜레스테롤른 체내에서 거의 합성되기 때문에 필수영양소가 아니며, 혈중 콜레스테롤치는 음식으로 섭취한 양과 일치하지 않는다. 지질대사에서는 지방산이 중요하다. 중성지방과 인지질은 95%의 지방산과 5%의 글리세롤로 구성되어 있기 때문이다. 

2, 지방산의 종류

자연계에 존재하는 지방산의 탄소갯수는 4-30 개인데, 생리적으로 중요한 것은 16-22 개이다. 대부분의 지방산은 branch가 없으며, 합성시 탄소 2개씩 추가되기 때문에 탄소갯수가 짝수이다. 지방산은 탄소원자의 갯수에 따라 다음과 같이 분류한다. 14-24개의 탄소로 이루어진 것을 긴사슬 지방산, 8-12개의 탄소로 이루어진 것을 중간사슬 지방산, 2-6개의 탄소는 짧은사슬 지방산이라고 한다. 중성지방과 인지질에 함유된 포화지방산은 거의 모두 긴사슬 지방산이다. 긴사슬 지방산은 불용성이기 때문에 혈액으로 운반되기 위해서는 chylomicron의 형태이어야 한다. 중간사슬과 짧은사슬 지방산은 물에 녹기 때문에 혈액으로 직접 운반된다. 음식으로 섭취되는 것은 대부분 긴사슬 지방산이다. 긴사슬 지방산은 중성지방으로 저장되려는 경향이 크지만, 짧은사슬 지방산은 즉시 에너지로 소모된다. 상한 버터, 구토물, 대변에서 나는 냄새는 짧은 사슬 지방산인 butyrate (4탄소)의 냄새이다. butyrate, acetate, propionate와 같이 기체로 잘 변하는 짧은사슬 지방산들을 휘발성 지방산이라고 한다.

이중결합의 유무에 따라서 지방산을 분류하기도 한다. 탄소가 수소로 모두 포화되어 있어 이중결합이 없는 것을 포화지방산이라 한다. 포화지방산은 곧은 구조이기 때문에 중성지방으로 저장될 때 빈 공간이 없이 채워질 수 있다. 또한 생체막의 유동성을 저하시키기 때문에, 지질에 포화지방산이 많이 함유되어 있으면 상온에서 고체이다. 온혈동물 내부기관의 생체막은 피부조직보다 포화지방산을 많이 함유하고 있다. 더운 체내에서 생체막을 단단하게 유지하기 위해서이다. 마찬가지 이유로 더운 지방에서 자라는 야자수(palm)에도 포화지방산이 많다. (인도네시아에서 팜유 농장을 만들면서 밀림을 파괴하기 때문에 오랑우탄이 멸종 위기에 처해있다. 팜유는 과자, 비누, 화장품 등의 제조에 사용된다).

탄소사슬에 이중결합이 있는 것을 불포화지방산이라고 하는데, 이중결합이 한 개 있으면 단일 불포화지방산, 두 개 이상이면 다가 불포화지방산이라고 한다. 불포화지방산은 구부러진 구조이기 때문에 세포막을 엉성하게 만들어 유동성을 증가시킨다. 따라서 지질에 불포화지방산이 많이 함유되어 있으면 상온에서 액체이다. 차가운 바다에서 사는 동물의 생체막은 낮은 온도에서 유동성을 유지하게 위해서 불포화지방산을 많이 함유하고 있다. 불포화지방산을 많이 먹는 에스키모는 쉽게 멍이 들고, 혈중 콜레스테롤이 높다. 에스키모인들에게 관상동맥질환의 빈도가 낮은 것은 오메가-3 지방산을 많이 섭취하기 때문이라는 설이 유력하지만, apoE 유전자와 관련된 인구특성 때문일 가능성도 있다. Apo E4가 senile plaque의 형성을 촉진하여 Alzheimer 치매를 유발한다는 것은 잘 알려져 있다.

불포화지방산은 쉽게 산화된다. 생선을 냉동보존할 때에는 공기와 접촉하지 않도록 하여 지방산이 산화되지 않도록 하고, 조리할 때에는 항산화제인 카로틴, 폴리페놀, 비타민 C나 E를 함유하는 채소와 함께 익히는 것이 좋다. 가정의 냉동실에서는 3주 이상 보관하면 맛이 떨어진다. 생선을 구이나 튀김으로 조리하면 DHA가 녹아내려 손실될 수 있으므로, 날로 먹거나 말려 먹는 것이 좋다. 튀길 때에 DHA손실이 가장 크므로, 튀김옷을 두껍게 입혀 짧은 시간에 튀겨야 한다. 조림은 30분 이상 불에 올려놓지 말아야 한다.

불포화지방산에 수소를 불어넣어 이중결합을 없앤 것을 트랜스지방산이라고 한다. 자연계에서 트랜스지방은 되새김질하는 동물의 위장이나 우유에서 소량 발견된다. 인공적으로 만든 트랜스지방산은 포화지방산의 성질과 비슷하지만 인체의 건강에는 더욱 나쁜 것으로 밝혀졌다.

3, 지방산의 명명법

지방산에 있는 이중결합의 위치에 따라 지방산의 대사가 달라진다. 따라서 지방산의 명명법에서는 이중결합의 위치를 꼭 표시하게 되어있다. 지방산의 카르복실기 말단으로부터 첫 이중결합이 있는 탄소의 수를 세는 Δ(델타) 명명법과, 메틸기 말단으로부터 세는 ω(오메가) 혹은 n 명명법이 있다. 리놀레산(linoleic acid)의 화학명은 "cis-9, cis-12-octadecadienoic acid"이다. 델타명은 "18:2 Δ9,12"인데, 탄소수가 18개이고 이중결합이 2개이며, 카르복실기에서 9번째와 12번째 탄소에 이중결합이 있다는 뜻이다. 오메가명은 18:2ω6 인데, 메틸기에서 6번째 탄소에 이중결합이 있다는 뜻이다. 오메가 대신에 n을 사용하여 18:2 (n-6) 으로도 쓴다. 불포화지방산에서 이중결합은 탄소 세 개 간격으로 있기 때문에, 18:2ω6 의 두 번째 이중결합은 메틸기에서 9 번째 탄소에 있다는 것을 짐작할 수 있다. 한편, 포화지방산은 탄소수만 표시하면 되는데. 팔미트산(palmitic acid)은 "C16:0"으로, 스테아르산(stearic acid)은 "C18:0" 으로 표시한다.

4, 필수 지방산

포유동물에 있는 탄소수 16개 이상인 불포화지방산은 올레산(18:1(n-9)), 리놀레산(linoleic acid)(18:2(n-6)), 리놀렌산(linolenic acid)(18:3(n-3)) 중 어느 하나로부터 유도된다. 이들 세 가지는 서로 전환될 수 없는데, 대사되더라도 오메가 계열이 그대로 유지되기 때문이다. 올레산, 리놀레산, 리놀렌산은 각각 이중결합이 1 개, 2 개, 3 개이다. 포유동물은 지방산의 n-9 위치에만 이중결합을 형성할 수 있어서  올레산은 합성할 수 있지만, 리놀레산과 리놀렌산은 합성할 수 없다. 리놀레산과 리놀렌산은 음식으로 섭취해야 하므로 필수지방산이라고 한다.

필수지방산은 에이코자노이드의 전구물질이고 신체 중요기관의 구성성분이다. 필수지방산으로부터 생성되는 아라키돈산(arachidonic acid), DPA, EPA, DHA는 프로스타글란딘, 트롬복산, 류코트리엔의 원료로 사용된다. 오메가 6 계열은 리놀레산(18:2)으로부터 시작하여 arachidonic acid(20:4)가 생성되고, 그 다음에 DPA(docopentaenoic acid)(22:5)가 생성된다. 오메가 3 계열은 리놀렌산(18:3)에서 시작하여 EPA(eicosapentaenoic acid)(20:5)가 생성되고, 그 다음에 DHA (docohexaenoic acid)(22:6) 가 생성된다.

오메가 6 지방산은 성장, 피부, 생식, 적혈구 구조 유지에 중요하며, 오메가 3 지방산은 망막이나 중추신경계를 구성하는 세포막의 기능에 중요하다. 오메가 6 지방산인 리놀레산은 식물의 씨앗과 초록채소에 많고, 오메가 3 지방산인 리놀레닌산은 생선에 많다.아라키돈산은 땅콩과 고기에 많이 함유되어 있는데, 고양이와 같은 육식동물에게는 필수지방산이다. EPA와 DHA는 세포막에 함입되는 효율이 높아서, 세포막을 안정화시키는 역할을 한다. 아라키돈산과 DHA는 영아와 소아의 두뇌발달을 돕는다. 자연에는 지방산이 아주 풍부하기 때문에, 실제로 지방산결핍은 거의 일어나지 않는다. 

* Eicosanoid

에이코사노이드는 탄소20개를 가진 호르몬으로, 프로스타글란딘, 트롬복산, 류코트리엔을 일컫는다. 에이코사노이드는 20을 뜻하는 그리스어 eikosi 에서 나온 말이다. 이들은 모두 아라키돈산에서 합성되어, 염증반응, 혈액응고, 위산분비에 관여한다. EPA (20:5 ω-3) 와 GLA(gamma-linolenic acid)(20:3 ω-6)는 아라키돈산으로부터 에이코사노이드가 합성되는 것을 억제하여 염증반응을 경감시킨다. DHA (22:5 ω-3)도 비슷한 역할을 한다. 

5, 지방산의 대사

지방산은 중추신경계와 적혈구를 제외한 모든 세포에서 에너지원으로 사용된다. 지방산의 산화에는 베타 산화, 알파 산화, 오메가 산화가 있다. 대부분은 미토콘드리에서 일어나는 베타 산화로 대사된다. 탄소가 두 개씩 떨어져 나가므로, 항상 베타 위치에서 분해가 일어나기 때문에 "베타 산화"라고 한다. 오메가 산화는 endoplasmic reticulum에서 일어난다. 알파 산화는 분기쇄 지방산이 대사되는 경로인데 peroxisome에서 일어난다. 탄소수가 26개 이상인 긴사슬 지방산도 peroxisome에서 분해된다. ALD(adrenoleukodystrophy)는 peroxisome이 제 기능을 못하여 긴사슬지방산이 대사되지 못하고 축적되어 신경계가 손상되는 질환이다. 긴사슬 지방산은 우유, 계란과 같은 축산품과 생선에 많이 함유되어 있다. 로렌쪼(Lorenzo) 오일은 긴사슬 지방산을 제거한 올리브유인데, 일부 ALD환자에서 증상의 발현을 예방하는 효과가 있다.

케톤체는 굶주림리거나 당뇨병이 치료되지 않을 때에 지방산에서 만들어진다. 케톤체는 수용성이어서 지단백 없이 운반될 수 있고, 미토콘드리아 막을 자유롭게 통과한다는 장점이 있다.

포유동물은 지방산을 유일한 탄소원으로 하여 생존할 수 없다. Acetyl-CoA를 pyruvate로 전환할 수 없기 때문이다. 즉, 지방산을 탄수화물로 전환시킬 수는 없다. 그러나, 탄수화물을 지방산으로 전환시킬 수는 있다. 식물은 지방산을 탄수화물로 전환시킬 수 있다. 식물의 씨앗에는 지방산만 있고 탄수화물이 없지만, 발아와 성장에 필요한 탄수화물을 스스로 합성할 수 있다.

* 지방산과 관련된 약물

Acetyl-L-carnitine (ALC) 은 리신과 메티오닌으로부터 합성되는데, 지방산을 미토콘드리아로 운반하는 역할을 한다. ALC는 BBB를 통과하여 지방산 찌꺼기들을 미토콘드리아 밖으로 청소해주어, 신경세포를 자유라디칼로부터 보호하는 역할도 한다. 이로써 알쯔하이머병이나 파킨스병의 진행을 지연시키는 효과가 있다. 그 외에도 당뇨병, 고혈압, 간질환, 말초신경병증, 난청 등에도 효과가 있을 것으로 기대된다. 

Lipoic acid는 황을 포함한 지방산으로 치옥트산(Thioctic acid)이라고도 한다. 화학식은 C8H14S2O2이고 화학명은 5-(1,2-dithiolan-3-yl)pentanoic acid 이다. 포도당 대사에서 항산화제의 역할을 하며, 특히 신경세포를 보호한다. 건강한 인체에서는 치옥트산이 충분히 합성되지만, 당뇨병, 간경화, 동맥경화가 있을 때는 결핍되기 쉽다. 당뇨병성 신경증에서는 GLA (gamma-linolenic acid)와 치옥트산을 함께 섭취하는 것이 도움이 된다. 

6, 지질의 운반

(1) 지단백

지단백질 대사는 지질을 소장에서 말초장기로 운반하는 외인성 대사, 간에서 말초장기로 운반하는 내인성 대사, 말초장기에서 간으로 다시 가져오는 콜레스테롤 역수송(reverse cholesterol transport)으로 구분된다. (아포지단백 69)

지질은 불용성이기 때문에 단백질과 결합하여야 수용성이 된다. 이것을 지단백(lipoprotein)이라고 하며, chylomicron, VLDL, LDL, HDL이 있다. 지질이 소장에서 흡수된 후에는 chylomicron의 형태로 운반되고, 간에서 말초장기로는 VLDL의 형태로 운반된다. VLDL이 말초장기에 중성지방을 다 주고나면 VLDL안에는 콜레스테롤만 남는다. 이렇게 된 것을 LDL이라 하는데, LDL은 자기가 갖고 있는 콜레스테롤을 말초장기로 나누어 준 다음에 간으로 재흡수된다.

HDL은 간과 소장에서 합성되는데, 조직이 사용하고 남은 콜레스테롤을 수거하여 간으로 가져오는 역할을 한다. 조직에 존재하는 과잉의 콜레스테롤은 LCAT(lecithin-cholesterol acyl transferase)에 의하여 HDL에 함입되어 간으로 옮겨지는데, 이 과정을 콜레스테롤 역수송이라고 한다.

(2) 아포지단백(apolipoprotein)

아포지단백은 지단백의 표면에 붙어있는 물질로, 지단백을 필요로하는 말초장기로 유도하는 역할을 한다. 지단백이 택배상자라면 아포지단백은 주소가 적힌 꼬리표에 비유할 수 있겠다. 아포지단백은 ApoA, B, C, E 와 Apo(a) 등 모두 10종류가 있다. 이상지혈증(dyslipidemia)에서는 ApoB가 상승하고 ApoA-1 가 저하된다. ApoE는 LDL의 대사에 관여하며, 콜레스테롤 제거에 중요한 역할을 한다. ApoE는 지질대사 이외에도 평활근의 증식을 억제하기도 한다. ApoE 유전자의 다형성은 LDL의 상승을 초래하며, 알쯔하이머병 환자에서는 ApoE4 allele의 발현율이 매우 높다.  

(3) 콜레스테롤과 동맥경화

혈중의 콜레스테롤은 대부분 LDL과 HDL에 존재한다. LDL은 간에서 말초장기로, HDL은 말초장기에서 간으로 콜레스테롤을 운반한다. 체내에 LDL이 많이 존재하면 혈관내피세포 밑에 있는 대식세포에 LDL이 흡수된다. 이 때 그냥 흡수되는 것이 아니라 산화되어 변형된 LDL이 흡수되는데, 농도차에 의하여 흡수되기 때문에 대식세포가 감당할 수 없을만큼 흡수되기도 한다. 결국 대식세포가 괴사하면 콜레스테롤은 그대로 남아 쌓여서 fatty streak를 형성한다. "LDL" 이란 단어와 "LDL-cholesterol"이란 단어는 같은 말이다. LDL의 숫자와 LDL전체가 가지고 있는 콜레스테롤이 비례하기 때문이다. HDL과 HDL-cholesterol도 같은 말이다. 

HDL이 동맥경화를 억제하는 기전은 3가지로  설명하고 있다. 즉, 동맥경화반에 대한 항산화작용, 혈관벽에 대한 항염증작용, 콜레스테롤 역수송과 efflux이 그것이다.  

혈중 LDL은 다음과 같이 계산으로 구할 수 있다. LDL= TC-(TG/5) - (HDL) mg/dL (Friedewald formula). 한편, TC에서 HDL만을 뺀 수치도 VLDL+IDL+LDL 을 반영한 것이므로 의미있는 지표가 될 수 있다. 고위험군은 TC에서 HDL을 뺀 값을 130mg/dL 미만으로 유지하여야 한다.

(4) 식습관과 콜레스테롤

포화지방산의 섭취가 많으면, 간세포에 포화지방산이 과다하게 축적되는 것을 막기 위하여, 간세포가 혈장의 LDL을 덜 받아들이게 되어, 결과적으로 혈중 LDL이 증가한다. 중성지방과 알콜을 과다섭취하면 CETP(cholesteryl ester transfer protein)의 활성이 증가하여 HDL이 감소한다. 적당한 음주는 CETP의 활성을 감소시켜서 HDL을 증가시킨다.

오메가 3 지방산과 오메가 6 지방산이 에이코자노이드를 형성하는 과정에서 같은 효소를 공유하면서 경쟁을 하기 때문에, 결과적으로 어떤 에이코사노이드가 많이 만들어질지는 오메가 3 지방산과 오메가 6 지방산의 상대적인 비에 의해 결정된다. 

오메가 6 지방산은 총콜레스테롤과 LDL을 낮추지만, 같은 계열인 아라키돈산에서 생성되는 TXA2는 혈소판응집과 혈관수축을 유발한다. 오메가 6 지방산을 과잉섭취하면 심혈관계질환, 유방암, 대장암의 방생이 촉진될 수 있고, ApoA-1과 HDL이 저하될 수 있다. 오메가 3 지방산은 VLDL을 낮추고 HDL을 높인다. 같은 계열인 EPA로부터 생성되는 PGI3는 혈소판응집 감소, 혈액응고 지연, 항염증 작용을 한다. 오메가 3 지방산을 과잉섭취하면 오메가 6 지방산의 기능이 저하되고 산화스트레스가 증가한다. 오메가 6 지방산의 과잉섭취는 암 유발률을 높이지만 오메가 3 지방산의 섭취가 많을수록 암발생이 줄어든다.

(5) 생활습관과 콜레스테롤

흡연은 LCAT(lecithin-cholesterol acyl transferase)의 활성을 떨어뜨려서 HDL을 감소시킨다. 음주, 운동부족, 비만, 과식, 인슐린 저항성, 당뇨병은 중성지방을 높이고, 고중성지방혈증은 HDL을 떨어뜨린다. HDL은 항염증작용과 항산화작용도 하는데, 당뇨병은 HDL의 이런 작용을 무력화 시킨다. 갑상선 저하증과 폐경인 경우에는 아무리 채식을 해도 콜레스테롤이 증가할 수 있다. 운동을 하면 말초조직의 lipoprotein lipase의 활성도가 증가하여 혈중 중성지방이 감소한다. 무산소 운동을 하면 근육이 해당작용을 주로 하게 되어 지방보다는 글리코겐을 소모한다. 유산소 운동을 강하게 하면 eicosanoid의 비율이 근육의 혈관을 확장시키는 쪽으로 되므로 지방을 최대한 소비하게 된다.

(6) 비만과 중성지방

복무비만에서 지방세포들은 지방을 잔뜩 머금게 되며 인슐린에 저항한다. 이런 인슐린저항 상황에서는 카테콜아민이나 글루코코르티코이드 등의 스트레스 호르몬에 지방세포가 민감하게 반응하게 되어 유리지방산이 많이 생산된다. 이 유리지방산은 간으로 흡수되어 중성지방이 과도하게 만들어지게 되고, 이 중성지방은 VLDL에 의해 조직으로 전달된다. VLDL수치가 높아지면 LDL수치도 올라간다. VLDL이나 중성지방이 넘치는 상황에서는 CEPT에 의해서 HDL로 중성지방이 전달되고, 중성지방이 많은 HDL은 간에 급속히 흡수되기 때문에 혈중 HDL의 농도가 감소한다.

7, 지질의 섭취요령

단일불포화지방산은 올리브유에 많고, 오메가 3 지방산은 들기름에 많이 함유되어 있으며, 오메가 6 지방산은 옥수수 식용유나 콩기름에 많다. 포화지방산:단일불포화지방산:다가불포화지방산 의 섭취비율은 1:1:1로 하는 것이 적당하다. 오메가 6 지방산:오메가 3 지방산의 비율은 4:1 내지 10:1 이 좋다. 콩기름은 8:1 로 적당한 비율을 갖고 있다. EPA와 DHA는 생선에 많이 함유되어 있으나. 생선에는 수은, PCB, dioxin 과 같은 독성물질들이 농축되어 있기 때문에 섭취를 제한해야 한다. 혈중콜레스테롤을 높이는 것은 콜레스테롤 섭취가 아니다. 포화지방산이 혈중콜레스테롤을 높이는 최대의 적이다. 불포화지방산이 혈중콜레스테롤을 낮추는 작용이 있으나, 포화지방산의 작용에 비하면 절반 정도이다. 포화지방산의 과잉섭취는 간세포 LDL수용체를 감소시켜 혈중 LDL콜레스테롤을 증가시킨다.

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비타민

1, 비타민이란?

비타민은 조효소로 작용하고 호르몬의 합성에 관여하는 물질이다. Vitamine이라는 말은 Casimir Funk(1884-1967)라는 폴란드 화학자가 1912년에 vital 과 amine 이라는 말을 합쳐서 만든 용어이다. 나중에 amine이 아니란 것이 밝혀져서 vitamin으로 고쳐 부르게 되었다. 비타민의 알파벳 이름은 처음에 지용성비타민을 vitamin A, 수용성 비타민을 vitamin B 로 나누는 데서 시작하였고, 이후에 발견된 순서대로 C, D, E로 명명하였다. 단, vitamin K는 독일어인 koagulation에서 K를 딴 것이다. 비타민 F도 발견되었으나 비타민이 아니라고 밝혀졌다. 최근에는 알파벳 명명법 보다는 thiamin과 같은 화학명이 널리 쓰이고 있다.

Vitamin B12는 비타민 중에서 크기가 가장 크다. 중간에 cobalt 이온이 있기 때문에 화학명이 cobalamin 이다. 이런 복잡한 생체물질을 체내에서 합성하려면 많은 에너지가 들기 때문에, 동물들은 다른 생명체가 합성해 놓은 것을 먹는 방향으로 진화하였다. 그래서 그런지 단지 몇 종의 박테리아만이 이것을 합성한다. 비타민 B12에 빛을 쬐면 cobalt가 떨어져 나가 버린다. 빛으로 사는 식물에 비타민 B12가 없는 것이 당연할 것이다.

2, 음식에 함유된 비타민

Niacin은 tryptophan에서 합성되고, biotin, folate, vitamin D, vitamin K 는 장내세균에 의하여 합성되기 때문에, 음식으로 반드시 섭취해야 하는 비타민은 vitamin A, B1, B2, B3(niacin), B12, vitamin C 이다. 파래와 같은 해조류에는 비타민 A, B1, B2, E 를 많이 함유하고 있다. 비타민 B12를 제외한 모든 비타민은 식물성 음식에서 섭취할 수 있다.

비타민C는 수용성이기 때문에 물에 잘 녹고 산화에 약하지만 열에는 강하다. 비타민 C는 식물성 식품에 풍부하지만, 동물성 식품에도 많이 함유되어 있으며, 야채나 과일 뿐 아니라 고추, 숙성된 김치, 콩나물에도 많이 있다. 야채를 물에 삶으면 물에 비타민 C가 많이 녹아 나오므로, 국물을 먹든지, 아니면 물을 적게 사용해야 한다. 또한, 찬 물에 야채를 넣은 후에 끓이기 보다는, 물을 먼저 끓인 다음에 야채를 잠깐 넣고 꺼내는 것이 좋다. 따라서, 야채를 수증기로 찌는 것이 가장 좋고 기름에 볶아도 좋다. 과일은 미리 씻어두거나 잘라 놓지 말고, 먹기 직전에 씻어서 잘라 놓는 것이 좋다. 야채는 짙은 초록색 부분에 비타민 A, 칼슘, 철분이 더 많다. 따라서, 배추의 가장 바깥쪽 잎을 버리지 않고 먹는 것이 좋다. 비타민 C는 체내에 저장되지 못하지만, 필요 이상의 양을 매일 섭취하면 혈액이 최대한의 양을 함유하게 되는데, 이런 상태를 "비타민 C의 포화상태"라 한다. 비타민 C의 우리나라 성인 권장량은 70 mg인데, 하루 1000 mg까지는 체내에서 처리를 한다. 이보다 많은 양을 섭취하면 설사나 복통을 유발할 수 있다. 비타민 C 의 발견자인 Linus Pauling이 2000 mg 이상의 megadose용법을 제창한 이후에 많은 연구가 이루어지고 있다. 아미노산으로 부터 합성된 아미노산을 modified amino acid라고 하는데, 그 과정에 비타민 C가 필요한 경우가 많다. 비타민 C가 결핍될 때 proline에서 hydroxyproline을 합성하지 못하여 괴혈병(scruvy)이 유발되는 것이 대표적인 예이다.

Thiamin은 열에 약하기 때문에 저온에서 짧게 조리하는 것이 좋다. Thiamin은 콩, 곡류, 견과류에 풍부하다. 그러나, 도정과정에서 손실되므로 현미밥이나 통밀 빵을 선택하는 것이 좋다.  

3, 비타민의 치료효과

스트레스 상황에서는 스트레스 호르몬과 신경전달물질의 소모가 늘어남에 따라 비타민의 소모도 많아지게 된다. 이 때 많이 소모되는 비타민들이 "스트레스 비타민"으로 알려져 있는데 다음과 같다; vitamin A, vitamin B3 (niacin), vitamin B5 (Pantothenic acid), vitamin B6 (pyridoxin), vitamin B12, folate, vitamin C. 이 중에서 vitamin A와 C는 항산화제로 작용한다. niacin은 tryptophan 이 serotonin으로 전환하는 것을 돕고, vitamin B5, vitamin C, folate는 adrenal gland의 기능에 관여한다. vitamin C는 tyrosine 을 dopamine 으로 전환하는 것을 돕는다.

Vitamin E는 알쯔하이머병과 파킨슨병에 효과있는 것으로 알려져 있고, vitamin C도 알쯔하이머병의 예방과 치료효과가 있는 것으로 나타났다.

동맥경화의 진행을 늦추는 비타민 중에서는 vitamin E가 가장 많이 알려져 있는데, 세포막을 구성하는 지방산의 산화를 방지하는 기전으로 설명되고 있다. Homocysteine 은 vitamin B6, B12, folate의 대사에 조효소로 작용하는데, 혈중농도가 상승하면 뇌혈관질환의 위험이 증가한다. 정상치는 남자 8-14 mol/L, 여자 6-12 mol/L 이다. phenytoin이나 carbamazepine 복용시에 수치가 높아질 수 있다. 수치가 높으면 folate 1 mg + vitamin B12, 0.5 mg 복용이 효과가 있다.

Vitamin B12는 홀수 탄소골격을 가진 지방산의 이화작용에 관여하여, 신경수초를 정상적으로 유지하는 역할을 한다. vitamin B12 결핍은 50세 이상으로 고기를 즐겨 먹지 않는 사람에게 나타날 수 있다. 비타민 B12의 급원은 우유, 계란, 고기이며, 식물성 음식으로는 섭취할 수 없다. 나무열매만 먹는 영장류는 자신의 똥을 먹음으로써 비타민 B12를 섭취한다. vitamin B6는 carpal tunnel syndrome의 통증완화에 효과가 있다고 알려져 있다.

4, 비타민 복용시 주의사항

folate 보충제를 복용할 경우에 vitamin B12결핍으로 인한 거대적혈구성빈혈 소견이 나타나지 않음으로써 vitamin B12결핍을 놓칠 위험이 있다. 따라서, folate복용 전에 혈액검사를 해야 한다. pyridoxin 보충제는 L-dopa 와 결합하기 때문에 파킨슨병 치료시 주의하여야 한다. vitamin A를 과량복용하면 간독성을 나타낼 수 있다. vitamin C는 ascorbic acid라는 이름에서 알 수 있듯이 산성이기 때문에, 적정용량에서도 복통이나 설사를 유발할 수 있다. vitamin C는 철분흡수를 촉진시키며, 체내에 철분이 많은 상태에서는 항산화 물질이 아닌 산화촉진제로 작용한다. Folate를 철분과 함께 복용하면 아연의 흡수를 방해할 수 있기 때문에 folate는 하루 1 mg 이하로 복용해야 한다. vitamin E를 과량 복용하면 vitamin K의 기능을 저하시켜 출혈의 위험이 있으며, 특히 아스피린을 복용하는 경우에 주의하여야 한다.

참고 자료

* 박용우 등. 영양치료 가이드. 한미의학 2003.

* 정해옥, 김은실, 정승태. 식품영양학. MJ미디어 2003.

* Cells. Vitamins. http://web.indstate.edu/thcme/mwking/vitamins.html#d

* Ed Blonz, Ph.D. Why do the vitamins have the letters they do, why do they skip some letters.

* Eric R. Braverman. Preserve the nutrient value of foods; learn how to get it from the garden to the table with a minimum loss of nutrients. Better Nutrition (1989-90),  August, 1989.

* Facts about stress vitamins uncovered. http://www.stressfocus.com/stress_focus_article/vitamins-for-stress.htm

* Nelson DL, Cox MM. Lehninger Principles of Biochemistry. 4^th Ed. W.H. Freemann and Company 2005.

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[byungin]

오메가-3 지방산을 더 세분하면 들기름에 많이 함유된 리놀렌산과, 생선에 많이 함유된 DHA와 EPA가 있습니다. 계란에도 오메가-3가 많은데, 특히 식물과 곤충을 많이 먹인 닭에서 나온 달걀이, 사료를 먹인 닭의 달걀보다 오메가-3를 많이 함유하고 있습니다.