식용초산의 약리학: 관절염, 대장염, 천식 등 자가면역질환 예방

[온누리산소약국]

식용 초산의 약리학:

관절염, 대장염, 천식 등 자가면역질환 예방

 [그림] 신선들이 식초를 빗고있다.

식초의 주 성분 초산이

복부 지방을 감소시킨다는 것은 이미 알려진 바다

장내 세균총이 식이 섬유를 분해시켜

초산을 만들어 낸다는 것도 입증되어 있다

초산이 장 점막에 있는

초산 수용체(GPR -43)에 결합하여

복부 지방 축적을 억제한다는 사실도 밝혀졌었다

(2009년 6월 8일 한올 의약건강뉴스 참조)

 [그림] 장내 유익균이 식이 섬유로부터 초산을 만들고 있다

 [그림] 류마티스관절염을 유발하는 TNF-a 등 면역계 Cytokines들:  

            초산은 섭취 즉시 이러한 면역 인자를 조절하는 중대한 작용을

            수행한다는 사실이 밝혀졌다.

 [그림] 천식 등 알러지 증상을 조절하는 호산구 Eosinophile의 작용:

          초산은 섭취 즉시 Eosinophile의 세포막에 작용하여 이를 활성화시킨다

           Eosinophile 뿐 아니라 병균을 제거하는 호중구 Neutrophile의 세포막에도

           초산이 결합하는 수용가 많이 존재한다.

 

[그림] 병균을 제거하는 호중구 Neutrophile 의 세포막에도 초산이 결합하는

          수용체가 많이 존재한다. 초산이 이 수용체게 결합하면 호중구는 병균 있는

          곳으로 이동하여 식균 작용을 수행한다.

이 뿐 아니라 하루 15cc 정도 섭취하는 초산이

관절염과 천식과 궤양성 대장염 등

만성 자가면역질환에 대하여

면역학적 치료 효과와 예방 효과를 발휘한다는

놀라운 사실이 새로히 밝혀졌다

초산은 복용 즉시 150 여 유전자를 발현시킨다

이 유전자들이 만들어내는 25종 이상의 효소와 수용체들이

긴밀한 약리학적 Network을 이룬다

초산이 결합하는 수용체(GPR43)는

대부분의 면역 세포막에 존재하며

우리가 매일 섭취하는 초산은 면역 기능을 활성화시킨다

이는 호주와 하버드 연구팀의 연구 결과이며

Nature지 최신호를 통해 발표된 것이다

 [그림] 초산이 결합하는 수용체: GPR 43 (Glycoprotein Receptor)

           장점막과 백혈구 세포막에 가장 많이 분포되어 있다.

 [그림] 초산이 결합하는 수용체 내에 초산이 결합하면

            수용체인 GPR 43 는 흥분하여 면역계를 발동시킨다.

초산을 결합시키는

 
초산 수용체 GPR-43

섭취한 초산이 흡수될 때는

장 점막에 있는 초산 수용체 (GPR-43)에 결합하여 흡수된다

또한

장벽 주위에 몰려있는 백혈구의 세포막에 존재하는

초산 수용체 (GPR-43)에 결합한다

 [그림] 초산이 결합하는 수용체는 세포막을 7번 넘나드는 사슬형 단백질이다

초산 수용체 (GPR043)는  윗 그림처럼

세포막을 7번 넘나드는 긴 단백질이다

 [그림] 식이섬유 (Prebotic)는 장내 유익균이 먹는 음식이다. 이 섬유를 먹고

           초산, 푸로피온산, 낙산 같은 단쇄 지방산을 배출한다.

           낙산은 흡수되어 대장벽의 영양물질로 사용된다.

           초산은 수용체에 결합하여 우리 몸에서 면역계를 조절한다.

           프로피온산의 작용도 몇 가지 밝혀져 있으나 계속 연구 중이다.

이 수용체(GPR 43)에는

탄소 2개로 된 초산과

탄소 3개로 된 프로피론산이 결합할 수 있다

이처럼  탄소 수가 적은 지방산을

단쇄 지빙산(Short chain fatty acid)이라 한다

장내에서 세균이 섬유질을 먹고 뿜어내는 물질이다

 [그림] 백혈구 등 전신 곳곳에서 150여종의 유전자가 초산 수용체를

           만들어내고 있으며 모두가 면역작용에 관여한다.

무려 150 여종 유전자를 발동

위 그림처럼 초산이 장에서 흡수될 때마다

150가지 유전자가 발동하여

초산 수용체인 단백질(GPR-43)을 만들어낸다

그림에서 처럼  초산 수용체(GPR-43)은

백혈구  세포막을 비롯하여

무려 99 여 곳에서 만들어진다

 [그림] 초산 수용체의 비교분포도 (상부: 인간,  하부: 쥐)

윗 그림처럼

병균을 제거해주는 호중구 (Neutrophile) 와

알러지 반응을 조절해주는 백혈구 (Eosinophille) 에

초산 수용체가 많이 만들어진다

 [그림] 초산에 의해 발동한 수용체 GPR43가 연속적으로 기타 효소와

            수용체 등에 연계 작용을 일으키면서 면역계를 활성화 시킨다.

            이러한 작용 연관도를 통해 약리 작용을 연구하는 학문을

            Network Pharmacology라 한다; 각 연결 point에 대해

            물리적 화학적 생리적 상수가 밝혀져 있으며 연결선의 길이도

            정량적 수치를 지니고 있다.

25 종 기능성 단백질과 연계

초산이 수용체(GPR-43)에 결합하면

면역에 관여하는 기능성 단백질과 연계된다

위 그림에서처럼

초산 수용체 (GapR-43)는 두 팔을 벌려

다른 두 개의 단백질과 연계되고 있다

즉 GNAO1과 GNO를 맡 붙잡고 있다

이런  모양으로 25개의 단백질과 망을 형성한다

(첨단 학문 Network Pharmacology)

 

 [그림] 초산의 작용 시간이 지나감에 따라 유전자 발동생태가 현저히 달라진다.

           (초산 작용 시작 후 30분 대와 120분 대를 비교)

 [그림] 초산 작용 시작 후 30분 대와 120분 대의 유전자 발현 변화

순간 순간 변화하면서 

지속적 약리작용을 발휘

초산을 복용하면 3시간 째부터 작용을 발휘한다

이 순간 부터 유전자 발동 상태가

지속적으로 변화를 일으킨다

위 그림에서 처럼

작용 시작 30 분 간의 유전자 발동 양상은

120분 대의 것과는 매우 다르다

시간에 따라 호중구 등 면역 세포의 출현 양상도 다르다

 [그림] GF --장내의 세균총을 없애버린 멸균 쥐

        feces----세균총을 함유한 변

        DSS-----대장염 유발 물질

정상 세균총  감소하면

궤양성 대장염 등의 병태 악화

지금까지 알려진 바에 의하면

유산균 등 정상 세균총은 면역기능 증강효과가 있다고 알려져 왔다

이는 세균총이 식이섬유를 분해시켜

초산을 생성시킬 수 있기 때문인 것이다

위 그림에서 처럼

장내 세균총을 완전히 없애버린 쥐(GF) 에게

대장염을 유발시켰을 때

장을 파괴시키는 TNF-a  등이 증가 한다

이 쥐에게 다시 장내 세균총을 주입하면

염증 유발 인자 TNF-a 가 매우 감소함을 볼 수 있다

 

[그림] 장내 세균총은  800종 이며 그중 Bacteroid계가 초산을 많이 만든다

          비만자들은 여윈자에 비해 Bacteroid계 균총이 감소해 있다

 [그림]  초산을 만들어주는 세균총을 없애 버린 쥐에게

             초산을 섭취시키면 세균총이 제거 전과 마찬가지로

             면역기능을 나타낸다

             흑색 사각형------장내 세균총을 지닌 정상적 쥐

             백색 사각형------장내의 세균총을 없애버린 멸균 쥐

          DSS------------대장염 유발 물질

             Acetate----------초산

[정장제 + 식이 섬유] 효과는

초산 섭취 효과와 동일

위 그림에서 처럼

정상 세균총이 없는 쥐에게

대장염을 유발시키고

초산을 섭취케 하면

면역 증강 작용이 나타난다.

따라서 면역 증강면에서는

정상 세균총과 섬유식을 먹지 않더라도

초산만 복용하면 동일한 면역 증강효과를 발휘할 수가 있다

[그림] 초산 섭취하는 경우 8일째부터 관절염 증상(부종 등)이

          현저히 완화되고 있다

           CNV------정상적인 쥐

           GF ------장내의 세균총을 없애버린 멸균 쥐

           Acetate----------초산

초산 복용하면

관절염 증상을 억제

정상 세균총 여부와 상관없이

초산을 경구로 복용하면

관절염 증상을 감소 시켜줄 수 있다

위 그림에서 처럼

관절염을 유발시킨 쥐를 두 군으로 나누고

한 편에만 초산(200mg)을 섭취케 한 결과

8일 부터 관절염 증상을 현저히 감소시켜 주었다

[근거]

Nature 461, 1282-1286 (29 October 2009)

Regulation of inflammatory responses by gut microbiota and

chemoattractant receptor GPR43 ;

Kendle M. Maslowski1,2,3, Angelica T. Vieira1,4, Aylwin Ng5, Jan Kranich1,2, Frederic Sierro1, Di Yu1, Heidi C. Schilter1,2,3, Michael S. Rolph1,2, Fabienne Mackay1,6, David Artis7, Ramnik J. Xavier5,8, Mauro M. Teixeira4 & Charles R. Mackay1,2,3,6, Garvan Institute of Medical Research, 384 Victoria Street, Darlinghurst, New South Wales 2010, Australia Cooperative Research Center for Asthma and Airways, Camperdown, New South Wales 2050, Australia, St Vincent's Clinical School, University of New South Wales, New South Wales 2010, Australia

Department of Biochemistry and Immunology, Instituto de Ciencias Biologicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Minas Gerais 31270-901, Brazil

Center for Computational and Integrative Biology and Gastrointestinal Unit, Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School, 185 Cambridge Street, Boston, Massachusetts 02114, USA

Faculty of Medicine, Monash University, Wellington Road, Clayton, Victoria 3800, Australia School of Veterinary Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania 19104, USA

Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, Massachusetts 02142, USA