beyond reason
지질의 소화, 흡수는 매우 효율적이어서 섭취한 지질의 약 95%는 흡수됨
1. 지질의 특성과 분류
2. 지질의 소화와 흡수
3. 지질대사
4. 지질의 섭취기준과 급원식품
5. 지질관련질병
1. 지질의 특성과 분류
지질(lipids)이란 식품이나 체내에 들어있는 물에 녹지 않는 다양한 종류의 화학물질 즉 중성지방, 인지질, 콜레스테롤 등을 총칭함.
1) 지질의 특성
지질은 종류가 다양하여 물에 녹지 않고 유기용매에 녹는 성질을 가짐. 그리고 탄소, 수소, 산소(C,H,O)로 구성된 유기화합물이고 농축 에너지원이며 다양한 분자구조와 형태를 보임.
가. 지방산으로 구성된 유기화합물
지질은 탄수화물과 같이 탄소, 수소, 산소로 이루어지지만 그 비율과 구조적 형태는 탄수화물과 다름. 지질은 중요한 열량원이며 몇가지 지방산은 성장, 발육에 필수적임. 지질은 동물의 피하조직과 식물의 종자에 함유되어 있으며 일반적으로 물에 녹지 않고 유기용매에 녹는 성질을 가짐.
지질은 형태에 따라 상온에서 고체상태로 있는 포화지방과 액체상태로 있는 불포화지방(오일)로 나뉨. 천연식품내 지질은 중성지방이 98~99%임. 중성지방은 글리세롤과 지방산으로 구성되며 지방산은 탄소사슬이 직선으로 연결되어 있음. 지방산은 사슬의 길이와 불포화도에 따라 구분하는데 종류가 많으며 체내에서 수행하는 기능도 다양함. 흔히 섭취하는 지질식품 속에 함유되어 있는 지질의 조성을 살펴보면 식물성 기름은 거의 모두 단순지질로 되어 있으며 동물성 지방은 단순지질외에도 인지질, 당지질 등이 함유되어 있음.
나. 에너지 저장원
체내에서 에너지를 발생하는 영양소는 지질과 탄수화물, 단백질임. 탄수화물과 단백질이 1g당 4kcal의 에너지를 내는데 비해 지질은 9kcal의 에너지를 생성함. 이는 지질이 탄수화물에 비해 탄소와 수소의 함량이 많고 산소함량은 적기 때문임. 이러한 이유로 체내의 잉여에너지는 에너지 밀도가 높은 중성지방 형태로 저장됨. 쓰고 남은 에너지를 지방조직에 중성지방형태로 저장함으로써 체온유지나 내부장기 보호등의 기능을 수행하는 의미도 있음. 만약 탄수화물이나 단백질 형태로 잉여에너지를 저장한다면 체중증가량이 상당히 많아짐.
질문) 지질이 산소함량이 적기 때문에 활성산소가 덜 만들어진다. yes
2) 지질의 분류
단순지질, 복합지질, 유도지질로 구분
가 단순지질
단순지질은 상온에서의 형태에 따라 오일과 지방으로 구분하기도 하는데 식품이나 체내에 함유된 지질의 98~99%는 단순지질이며 중성지방이 대부분임. 나머지 1~2%가 인지질과 당지질 및 지단백질과 같은 복합지질이나 콜레스테롤과 같은 스테롤 또는 비타민 D 등의 유도지질임
지질의 분류
분류 | 성분 | 종류 |
단순지질 | 글리세롤과 지방산의 결합체 | 중성지방, 밀랍 |
복합지질 | 단순지질과 다른 성분의 결합체 | 인지질, 당지질, 지단백질 |
유도지질 | 지질 분해산물 | 콜레스테롤, 피토스테롤, 글리세롤, 지방산, 비타민 D |
1) phospholipid(인지질)
2) glycolipid (당지질)
- cerebroside and ganglioside
- 혈액형 결정 등의 역할
3) Lipoprotein(지단백)
- chylomicron(VLDL, LDL, HDL)
# 중성지방(Triglyceride)
중성지방은 글리세롤 1분자에 지방산 3분자가 결합하고 있어 트리아실글리세롤(triacylglycerol)이라고 부름. 모노아실글리세롤, 다이아실글리세롤 등이 있음. 중성지방은 맛이나 냄새가 없음. 그럼에도 각각의 오일이 독특한 향을 가지는 것은 혼합물때문임.
---> 포화지방
---> 불포화지방
# 밀랍
밀랍(WAX)는 지방산과 글리세롤 외에 알콜이 결합된 물질. 피부나 모발에 함유되어 있으며 식물 잎이나 사과껍질에 들어있음.
2) 복합지질
복합지질은 글리세롤과 지방산외에 질소, 인, 당, 황 등 비지질 분자단이 결합된 지질임. 복합지질은 영양상 중요하며 간에서 합성됨. 복합지질에는 인지질(phospholipid 75%), 당지질(glycolipid), 지단백질(lipoprotein)과 황지질이 있음.
가. 인지질(phospholipid)
인지질은 글리세롤에 결합한 3분자의 지방산 중 하나가 인산염기로 대치되어 있는데 이 인산염기에 극성을 지닌 분자가 결합하고 있음. 지방산 대신에 결합해 있는 분자들은 물에 대한 용해성 이 큼. 인지질은 물분자와 지방분자를 서로 혼합시켜 유화상태를 만듬.
참고) phosphate(인산염)
1개의 인과 4개의 산소로 구성된 다원자 이온
인지질중에서 가장 널리 알려진 물질로는 레시틴lecithin(포스파티딜콜린 phosphatidylcholine)과 세팔린cephalin(포스파티딜에탄올아민)이 있음. 이들은 세포막의 주요구성성분이며 특히 뇌와 신경조직에 다량 함유되어 있음.
# 레시틴은 신체세포의 주요한 구성성분이고 신경, 심장, 간, 골수 등에 많이 들어있으며 콜린이 결합되어 있음. 레시틴은 달걀 노른자에 다량 함유되어 있고 유화제로도 쓰이며 동맥벽에 지방이 축적되는 것을 예방하기 위한 건강기능성 보충제로 사용됨
Because it contains phosphatidylcholines, lecithin is a source of choline, an essential nutrient.[17] Clinical studies have shown benefit in acne, in improving liver function, and in lowering cholesterol, but older clinical studies in dementia and dyskinesias had found no benefit.[18]
근육질문) 레시틴은 중쇄지방산 구조다 no
레시틴은 장쇄지방산 구조다 yes - 탄소수 18개 stearic acid구조
The major components of commercial soybean-derived lecithin are:[13]
- 33–35% Soybean oil
- 20–21% Phosphatidylinositols
- 19–21% Phosphatidylcholine
- 8–20% Phosphatidylethanolamine
- 5–11% Other phosphatides
- 5% Free carbohydrates
- 2–5% Sterols
- 1% Moisture
Effect of soy lecithin on fatigue and menopausal symptoms in middle-aged women
: a randomized, double-blind, placebo-controlled study
2 Yurika Osaka,1 Mihoko Akiyoshi,1 Kiyoko Kato,2 and Naoyuki Miyasaka1Associated Data
Abstract
Background
Lecithin is a complex mixture of phospholipids which compose lipid bilayer cell membranes. Lipid replacement therapy, or administration of phospholipids for the purpose of repairing the dmaged cell membranes, had been shown to alleviate fatigue. The present study aimed to investigate the effect of soy lecithin on fatigue in middle-aged women, as well as other menopausal symptoms and various health parameters.
Methods
This randomized, double-blind, placebo-controlled study included 96 women aged 40 to 60 years who complained of fatigue. The participants were randomized to receive active tablets containing high-dose (1200 mg/day; n = 32) or low-dose (600 mg/day; n = 32) soy lecithin, or placebo (n = 32), for 8 weeks. The following parameters were evaluated: age, menopausal status, lifestyle factors, physical and psychological symptoms of menopause, subjective symptoms of insomnia and fatigue, body composition, cardiovascular parameters, and physical activities and objective sleep states obtained from actigraphy before and 4 and 8 weeks after treatment. Fatigue was evaluated using the Profile of Mood States (POMS)-brief, Menopausal Health-Related Quality of Life questionnaire, Chalder Fatigue Scale, and Brief Fatigue Inventory.
Results
Eighty-nine women completed the study. There were no significant differences in the changes in Chalder Fatigue Scale score (placebo vs low-dose vs high-dose groups: −2.9 ± 1.1, −3.2 ± 1.1, and −3.5 ± 1.0; P = 0.79). On the other hand, the improvements were greater in the high-dose group compared with the placebo group concerning vigor scores in the POMS-brief (1.9 ± 0.7 vs 0.2 ± 0.6; P = 0.02), diastolic blood pressure (−4.1 ± 1.8 vs 1.2 ± 1.9; P = 0.05), and cardio-ankle vascular index (−0.4 ± 0.2 vs 0.07 ± 0.1; P = 0.03) after 8 weeks of treatment.
Conclusions
High-dose (1200 mg/day) soy lecithin not only increases vigor, but also lowers the diastolic blood pressure and cardio-ankle vascular index in middle-aged women who present with fatigue.
# 세팔린(cephalin)
세팔린은 레시틴과 비슷하나 콜린대신 에탄올아민이 결합된 것임. 세팔린은 뇌세포에 다량 함유되어 있으며 간과 부신에서도 발견됨. 식품으로는 동물의 장기와 달걀 노른자에 함유되어 있음.
# 스핑고미엘린(sphingomyelin)
스핑고미엘린은 뇌와 신경조직에 들어있음.
나. 당지질(glycolipid)
당지질은 지방산, 갈락토오스, 스핑고신이 결합된 물질이며 대표적인 것으로 세레브로시드(cerebroside)와 강글리오시드(ganglioside)가 있음. 이 물질들은 세포의 구성성분임.
다. 지단백질(lipoprotein)
지단백질은 체내에서 지질의 운반과 대사에 중요한 역할을 하는 물질임. 지단백질은 비극성의 중성지방과 콜레스테롤을 극성인 인지질과 단백질이 둘러싼 형태. 혈액 등 체내의 수용성 환경에서 지질이 이동하려면 물에 용해되어야 하기 때문임.
지단백질은 밀도에 따라 크게 킬로미크론, 초저밀도지단백(LDL) 및 고밀도지단백(HDL)으로 나뉨. 단백질에 대한 지질의 함량비율이 낮을수록 밀도가 높음. 지단백질은 한가지 이상의 아포지단백질을 구성인자로 갖고 있음. 킬로미크론은 apo A, B-48, C 및 E를, VLDL은 apo A와 C 및 E를 갖고 있음. 아포지단백은 지단백질 입자의 비수용성 지질을 수용화하고 안정시킴. 또한 종류에 따라 지질대사에서 다양한 역할을 담당함. apo B-100은 LDL 세포표면 수용체의 리간드 역할을 하며 apo C-2는 지단백질지방분해효소를 활성화하고 apo A는 레시틴콜레스테롤 아실전이효소를 활성화함.
3) 유도지질
유도지질은 단순지질에서 유도되어 생성된 것으로 스테로이드와 카로틴색소 등이 있음.
가. 콜레스테롤
콜레스테롤은 스테롤의 기본구조인 탄소로 이루어진 4개의 고리를 갖고 있음. 콜레스테롤은 인지질과 함께 세포막을 구성하는 주요성분임. 특히 신경세포의 절연막인 수초에 콜레스테롤이 많이 함유되어 있어서 뇌를 비롯한 신경조직에 콜레스테롤 함량이 높음.
세포막의 구성성분으로 쓰이는 외에도 콜레스테롤은 에스트로겐, 프로게스테론 및 테스토스테론 등의 성호흐몬을 비롯한 여러 스테로이드 호르몬과 비타민 D와 담즙산을 합성하는 전구체로 쓰임. 그러므로 우리 몸은 일정 수준의 콜레스테롤 함량을 유지해야 함.
Cholesterol (from the Ancient Greek chole- (bile) and stereos (solid), followed by the chemical suffix -ol for an alcohol) is an organic molecule. It is a sterol (or modified steroid),[3] a type of lipid.[1] Cholesterol is biosynthesized by all animal cells and is an essential structural component of animal cell membranes. Cholesterol also serves as a precursor for the biosynthesis of steroid hormones, bile acid[4] and vitamin D. Cholesterol is the principal sterol synthesized by all animals. In vertebrates, hepatic cells typically produce the greatest amounts. It is absent among prokaryotes (bacteria and archaea), although there are some exceptions, such as Mycoplasma, which require cholesterol for growth.[5]
나. 에스고스테롤
식물성에 들어있는 스테롤을 피토스테롤이라고 하며 에르고스테롤은 효모나 곰팡이 버섯, 어류 말린 것 등에 함유되어 있음. 에르고스테롤은 생체내에서 콜레스테롤로 전환되어 작용하며 피토스테롤은 흡수시 콜레스테롤과 경쟁하므로 콜레스테롤 흡수를 저해함.
3. 지방산의 분류
중성지방에 함유된 지방산은 각기 탄화수소 사슬의 길이가 다양하고 탄소와 탄소간 이중결합의 수가 다름. 식품에 함유된 지질에는 4개에서 22개까지 짝수개의 탄소로 이루어진 지방산이 들어있음. 첫 탄소원자는 카르복실기(carboxyl group : -COOH)에 들어있고 마지막 탄소원자는 메틸기(methyl group : CH3)안에 들어 있음. 지방산을 이루는 탄화수소 사슬은 물에 녹지 않는 비극성의 성질을 지니나 카르복실기는 물과 잘 섞이는 극성을 띄고 있음.
--> 단쇄, 중쇄, 장쇄 지방산
--> 포화, 불포화 지방산
--> 필수, 비필수 지방산
--> 오메가 3, 6, 9 지방산
--> 트랜스, 시스형 지방산
지방산을 분류하는 한 방법으로 탄화수소 사슬의 길이에 따라 구분하는 방법이 있고 또한 탄화수소 사슬내의 탄소와 탄소간 이중결합의 수 즉 불포화도에 따라서 분류하는 방법이 있음. 이외에 체내 합성여부에 따라서도 분류함.
탄화수소 사슬의 길이에 따른 분류 |
| 탄화수소 사슬내 이중결합의 수에 따른 분류 |
| 체내 합성여부에 따른 분류 |
|
지방산 | 탄소수 | 지방산 | 불포화도 | 지방산 | 체내합성여부 |
짧은사슬 지방산 | <10 | 포화지방산 | 0 | 비필수지방산 | 합성가능 |
중간사슬 지방산 | 10 ~14 | 단일불포화 지방산 | 1 | 조건적 필수지방산 | 합성이가능하나 불충분할수 있음 |
긴사슬 지방산 | >16 | 다가불포화지방산 | >2 | 필수지방산 | 합성불가능 |
1) 탄소 수에 의한 분류
탄소 수가 10개 미만인 경우를 짧은 사슬지방산이라 하고 10~14개를 중간사슬 지방산이라 하며 그 이상 즉 16개 이상을 긴사슬 지방산이라고 함. 짧은 사슬지방산은 비교적 흔하지 않음. 중간사슬 지방산은 식품에 함유된 지방산의 4~10%를 차지하는데 이들 지방산은 긴사슬 지방산에 비해 수용성이 크고 쉽게 흡수됨. 긴사슬 지방산은 식품 지방산의 대부분을 차지함.
코코넛 오일, 팜유는 50%이상 중쇄지방.
버터는 8%가 중쇄지방
C4 : Butyric acid
C6 : Caproic acid
C8 : Capric acid
C12 : Lauric acid
C14 : Myristic acid
C16 : Palmitic acid
C18 : Stearic acid 18:1 oleic acid, 18:2 linoleic acid 18:3 linolenic acid
C20 : Arachidonic acid 20:5 EPA 20:6 DHA
Medium-chain triglycerides (MCTs) are triglycerides with two or three fatty acids having an aliphatic tail of 6–12 carbon atoms, i.e., medium-chain fatty acids (MCFAs). Rich food sources for commercial extraction of MCTs include palm kernel oil and coconut oil.
The approximate concentration of fatty acids in coconut oil (midpoint of range in source):
| Fatty acid content of palm kernel oil | ||||
|---|---|---|---|---|
| Type of fatty acid | pct | |||
| Lauric saturated C12 | 48.2% | |||
| Myristic saturated C14 | 16.2% | |||
| Palmitic saturated C16 | 8.4% | |||
| Capric saturated C10 | 3.4% | |||
| Caprylic saturated C8 | 3.3% | |||
| Stearic saturated C18 | 2.5% | |||
| Oleic monounsaturated C18:1 | 15.3% | |||
| Linoleic polyunsaturated C18:2 | 2.3% | |||
| Other/Unknown | 0.4% | |||
| red: Saturated; orange: Monounsaturated; blue: Polyunsaturated | ||||
| Type | Processing treatment | Saturated fatty acids | Monounsaturated fatty acids | Polyunsaturated fatty acids | Smoke point | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Total[16] | Oleic acid (ω-9) | Total[16] | α-Linolenic acid (ω-3) | Linoleic acid (ω-6) | ω-6:3 ratio | ||||
| Avocado[18] | 11.6 | 70.6 | 52-66[19] | 13.5 | 1 | 12.5 | 250 °C (482 °F)[20] | 12.5:1 | |
| Brazil nut[21] | 24.8 | 32.7 | 31.3 | 42.0 | 0.1 | 41.9 | 208 °C (406 °F)[22] | 419:1 | |
| Canola[23] | 7.4 | 63.3 | 61.8 | 28.1 | 9.1 | 18.6 | 238 °C (460 °F)[22] | 2:1 | |
| Coconut[24] | 82.5 | 6.3 | 6 | 1.7 | 175 °C (347 °F)[22] | ||||
| Corn[25] | 12.9 | 27.6 | 27.3 | 54.7 | 1 | 58 | 232 °C (450 °F)[26] || 58:1 | ||
| Cottonseed[27] | 25.9 | 17.8 | 19 | 51.9 | 1 | 54 | 216 °C (420 °F)[26] | 54:1 | |
| Flaxseed/Linseed[28] | 9.0 | 18.4 | 18 | 67.8 | 53 | 13 | 0.2:1 107 °C (225 °F) | ||
| Grape seed | 10.5 | 14.3 | 14.3 | 74.7 | - | 74.7 | 216 °C (421 °F)[29] | very high | |
| Hemp seed[30] | 7.0 | 9.0 | 9.0 | 82.0 | 22.0 | 54.0 | 166 °C (330 °F)[31] || 2.5:1 | ||
| Olive[32] | 13.8 | 73.0 | 71.3 | 10.5 | 0.7 | 9.8 | 193 °C (380 °F)[22] | 14:1 | |
| Palm[33] | 49.3 | 37.0 | 40 | 9.3 | 0.2 | 9.1 | 235 °C (455 °F) | 45.5:1 | |
| Peanut[34] | 20.3 | 48.1 | 46.5 | 31.5 | 31.4 | 232 °C (450 °F)[26] | very high | ||
| Safflower[35] | 7.5 | 75.2 | 75.2 | 12.8 | 0 | 12.8 | 212 °C (414 °F)[22] | very high | |
| Soybean[36] | 15.6 | 22.8 | 22.6 | 57.7 | 7 | 51 | 238 °C (460 °F)[26] | 7.3:1 | |
| Sunflower (standard)[37] | 10.3 | 19.5 | 19.5 | 65.7 | 0 | 65.7 | 227 °C (440 °F)[26] | very high | |
| Sunflower (< 60% linoleic)[38] | 10.1 | 45.4 | 45.3 | 40.1 | 0.2 | 39.8 | 199:1 | ||
| Sunflower (> 70% oleic)[39] | 9.9 | 83.7 | 82.6 | 3.8 | 0.2 | 3.6 | 232 °C (450 °F)[40] | 18:1 | |
| Cottonseed[41] | Hydrogenated | 93.6 | 1.5 | 0.6 | 0.3 | very high | |||
| Palm[42] | Hydrogenated | 88.2 | 5.7 | 0 | |||||
| Soybean[43] | Partially hydrogenated | 14.9 | 43.0 | 42.5 | 37.6 | 2.6 | 34.9 | 13.4:1 | |
| The nutritional values are expressed as percent (%) by weight of total fat. | |||||||||
2) 이중결합 유무에 따른 분류
이중결합은 탄소에 결합할 수 있는 수소가 부족한 상태임을 의미하므로 불포화정도를 나타냄. 이중결합이 전혀없는 지방산을 포화지방산이라고 함. 이들 지방산의 탄화수소 사슬은 거의 직선과 비슷함. 이중결합이 하나인 경우를 단일불포화지방산이라하며 2개 또는 그 이상의 이중결합이 있는 지방산을 다가불포화지방산이라고 함. 탄소수가 20-22개인 지방산은 5개 또는 6개의 이중결합을 갖기도 함. 이러한 지방산은 생선이나 어유에 주로 함유되어 있음.
불포화지방산의 탄화수소 사슬은 구부러진 형태를 보이는데 이는 이중결합이 있는 부분에서 결합각이 감소하기 때문임. 따라서 이중결합이 많을수록 점점 더 굽은 형태를 갖게 됨. 지방산에 존재하는 이중결합의 위치에 따라 지방산의 분류가 달라짐. 지방산의 말단에 있는 메틸기로부터 이중결합이 처음 나타나는 위치에 따라 오메가 3, 6, 9계 지방산으로 분류함.
우리가 흔히 섭취하는 식용유지의 포화지방산, 단일불포화지방산, 다가불포화지방산의 함량 및 주요 불포화지방산의 조성은 그림과 같음. 지방산마다 체내 기능이 다르므로 지방산 조성의 차이는 만성 퇴행성질환의 발생과 관련해 영양적으로 중요한 의미를 가짐.
3) 생체합성 : 필수지방산 및 비필수 지방산
비필수 지방산은 체내에서 필요한 양이 충분히 합성되는 지방산으로 '팔미트산, 스테아르산, 올레산'등이 있음. 체내에서 합성되지 않거나 합성되더라도 그 양이 충분하지 않은 필수지방산에는 '리놀레산, 알파-리놀렌산, 아라키돈산'이 있음.
정리) 오메가 3지방산 : 알파-리놀렌산, EPA, DHA ==> 필수지방산
오메가 6지방산 : 아라키돈산 ==> 필수지방산
오메가 6지방산 : 리놀레산(linoleic acid) ==> 비필수지방산
리놀레산과 리놀렌산은 전혀 합성되지 않으며 아라키돈산은 리놀레산으로부터 일부 합성되지만 그 양이 충분하지 않음.
Arachidonic acid (AA, sometimes ARA) is a polyunsaturated omega-6 fatty acid 20:4(ω-6), or 20:4(5,8,11,14). Arachidonic acid is a polyunsaturated fatty acid present in the phospholipids (especially phosphatidylethanolamine, phosphatidylcholine, and phosphatidylinositides) of membranes of the body's cells, and is abundant in the brain, muscles, and liver. Skeletal muscle is an especially active site of arachidonic acid retention, accounting for roughly 10-20% of the phospholipid fatty acid content typically.[4]In addition to being involved in cellular signaling as a lipid second messenger involved in the regulation of signaling enzymes, such as PLC-γ, PLC-δ, and PKC-α, -β, and -γ isoforms, arachidonic acid is a key inflammatory intermediate and can also act as a vasodilator.
전통적으로 저지방식사로 발생한 성장저해나 피부염 치료에 리놀레산과 알파-리놀렌산, 아라키돈산 모두가 효과를 보임으로써 이들 세가지 지방산을 '필수 지방산'이라고 함. 그러나 아라키돈산은 생합성되므로 엄밀한 의미에서 영양적 필수성은 리놀레산과 리놀렌산 두가지임. DHA, EPA는 리놀렌산으로부터 합성됨. 이들은 모두 다가불포화지방산이며 구조적으로 시스형인 것이 생물학적인 활성이 높음
4) 화학적 결합형태 : 트랜스지방산과 시스지방산
탄소와 탄소간 이중결합은 탄소에 결합한 2개의 수소원자가 각기 다른 방향에 위치할 수 있기 때문에 입체적으로 두가지 형태를 취할 수 있음. 즉 두 수소원자가 동일한 방향으로 놓인 경우를 시스형이라고 하고 다른 방향으로 놓인 경우를 트랜스형이라고 함. 시스형의 이중결합은 탄화수소 사슬에 비틀림을 형성하므로 결합한 원소나 기(group)들이 회전할 수 없게 고정됨. 이중결합이 여러개 있으면 여러개의 비틀림이 만들어짐. 자연에 존재하는 대부분의 불포화지방산은 시스형이며 마가린이나 쇼트닝을 만들때에 상당한 양의 트랜스형이 만들어짐.
Trans-fatty Acids and Cancer: The Evidence Reviewed
- PMID: 19087370
- DOI: 10.1017/S0954422408110964
Abstract
The present review comes from the authors of the recent Scientific Advisory Committee on Nutrition (SACN) review Update on Trans Fatty Acids and Health, and focuses on assessing the strength of the evidence for a link between trans-fatty acid (trans-FA) intake and cancer. It evaluates a range of human ecological, case-control and prospective studies with trans-FA exposure assessed using either dietary assessment methods or trans-FA levels in tissues. Relevant animal studies are also presented in order to elucidate potential mechanisms. It concludes that there is weak and inconsistent evidence for a relationship between trans-FA and breast or colorectal cancer. Evidence for an association between trans-FA and prostate cancer is limited, but a recent large case-control study has shown a strong interaction between risk and trans-FA intake for the RNASEL QQ/RQ genotype that is present in about 35 % of the population. This potential association requires further investigation. The single study on non-Hodgkin's lymphoma reported a strong positive association, but only used a single assessment of dietary trans-FA made at the start of the study in 1980, and the significant changes in trans-FA intakes between then and the end of follow-up in 1994 limit the reliability of this observation. There is insufficient evidence to allow any differentiation between the effects of trans-FA from animal or vegetable origin on cancer risk.
Abstract
Hydrogenated oils containing trans-fatty acids (TFA) are used to produce margarine and various processed foods. TFA affect serum lipid levels, fatty acid metabolism, and endothelial function. High TFA intake is linked to increased all- cause mortality, coronary heart disease mortality, and cardiovascular disease (CVD) incidence. Denmark was the first country to introduce a law that limited TFA content in food; this action led to lower CVD mortality. So far 7 European countries have followed this practice, in a few others the food industry voluntarily reduced TFA use. The issue remains mostly unaddressed in the rest of the world. Legal TFA limits should be commonly established as they are the optimal so- lution considering both CVD prevention and the associated
마가린이나 쇼트닝은 소체상의 질감을 갖고 퍼짐성이 좋으며 융점이 낮고 훌륭한 맛을 냄. 이러한 이유로 버터나 라드같은 동물성 지방의 대체품으로 널리 이용됨. 최근 트랜스 지방산이 특정 암세포의 성장을 촉진하고 심혈관질환의 위험성을 높인다는 연구결과가 발표됨.
2. 지질의 소화와 흡수
식품에 함유된 지질은 주로 중성지방이며 약간의 인지질과 콜레스테롤이 함께 들어있음. 이들 지질은 소화관을 거치면서 가수분해되고 점막세포에서 흡수된 후 지단백질 형태로 림프순환을 통해 체순환에 들어감. 분자량이 작은 지방산은 문맥순환을 이용함. 지질의 합성과 산화 등 지질대사는 주로 간과 지방조직에서 이루어짐. 말초조직의 세포는 필요한 지질을 혈액의 지단백질로부터 공급받아 사용함.
1) 소화
지질의 소화는 구강과 위에서 시작되나 매우 미약한 편이고 주로 소장에서 이루어짐.
가. 구강과 위
타액의 리파아제(lingual lipase)는 음식물이 식도를 통과하는 중에 일부 중성지방을 지방산과 디글리세리드로 분해함. 이 효소는 위에 도달한 후에도 계속 작용하는데 주로 짧은사슬 지방산이나 중간사슬 지방산을 분해함. 음식물이 위에 도달하면 위에서 위 리파아제(gastric lipase)가 분비됨. 이 효소 역시 긴사슬지방산보다는 짧은사슬지방산 또는 중간사슬 지방산을 주로 분해함. 그러나 위에서 가수분해되는 지방의 양은 아주 적음. 이는 구강리파아제 및 위 리파아제가 수용성환경에서 지질에 작용하기가 쉽지 않기 때문임.
Lingual lipase, gastric lipase - 짧은 사슬 지방산, 중간사슬 지방산을 분해
pancreatic lipase - 긴사슬 지방산 분해
hepatic lipase
phospholipase - 인지질 분해
lipoprotein lipase - pancreatic lipase, hepatic lipase, and endothelial lipase를 포함...
cholesterol estrase
Lipoprotein lipase (LPL) (EC 3.1.1.34) is a member of the lipase gene family, which includes pancreatic lipase, hepatic lipase, and endothelial lipase. It is a water-soluble enzyme that hydrolyzes triglycerides in lipoproteins, such as those found in chylomicrons and very low-density lipoproteins (VLDL), into two free fatty acids and one monoacylglycerol molecule. It is also involved in promoting the cellular uptake of chylomicron remnants, cholesterol-rich lipoproteins, and free fatty acids.[5][6][7] LPL requires ApoC-II as a cofactor.[8][9]
LPL is attached to the luminal surface of endothelial cells in capillaries by the protein glycosylphosphatidylinositol HDL-binding protein 1 (GPIHBP1) and by heparan sulfated peptidoglycans.[10] It is most widely distributed in adipose, heart, and skeletal muscle tissue, as well as in lactating mammary glands.
나. 소장의 지질소화 기능
지질의 소화는 대부분 소장에서 이루어짐. 위에 머물던 미즙이 십이지장으로 내려오면 소장상부에서 세크레틴과 콜레시스토키닌 및 엔테로가스트론이라는 소화기 호르몬을 분비함.
세크레틴 - 중탄산염 이온 분비촉진
콜레시스토키닌 - 담낭수축하여 답즙 배출, 췌장소화효소 분비촉진
엔테로가스트론 - 위액분비 감소, 위운동억제하여 미즙이 소장으로 들어오는 속도를 늦춤
미즙과 담즙이 혼합되면 지방구가 담즙산염에 둘러싸여 유화상태가 됨. 이로 인해 지방구의 표면적이 넓어지고 수용성인 효소들이 지질과 쉽게 접촉할 수 있게 됨.
췌장액에는 췌장 리파아제, 포스포리파아제 및 콜레스테롤에스테라아제가 함유
담즙과 췌장액에 중탄산염이온은 장 내용물의 pH를 6.5로 높여 췌장 리파아제의 활성을 증가시킴.
참고) Pancreatic juice is a liquid secreted by the pancreas[1], which contains a variety of enzymes, including trypsinogen, chymotrypsinogen, elastase, carboxypeptidase, pancreatic lipase, nucleases and amylase.
In molecular biology, elastase is an enzyme from the class of proteases (peptidases) that break down proteins.[1] In particular, it is a serine protease. Elastase breaks down elastin, an elastic fibre that, together with collagen, determines the mechanical properties of connective tissue.
참고) 담즙
담즙은 간의 실질세포에서 형성되며 담낭에 저장, 농축됨. 약 83%의 수분과 유화작용을 하는 주성분인 담즙산염 10%정도와 기타 성분으로 뮤신, 색소, 지방산, 콜레스테롤, 레시틴 등이 들어있음. 식사로 지질을 섭취하면 담즙이 십이지장으로 분비되는데 하루 분비량은 지질 섭취량에 따라 100~400ml정도임. 담즙은 황갈색으로 쓴맛을 띠며 pH는 7.8~8.6임.
췌장에서는 비활성화 형태의 지방분해 조효소(Colipase)도 분비됨. 이 단백질은 약 100개의 아미노산으로 구성되어 있으며 소장에서 췌장 트립신에 의해 활성화됨. 활성화된 지방분해 조효소(colipase)는 지질분해효소와 복합체를 이루어 지방구로 접근하여 지방을 가수분해함.
췌장 리파아제는 중성지방의 1번과 3번의 에스테르결합을 가수분해하여 2-모노글리세리드(2-MG)를 생산함. 소장에서 주로 흡수되는 중성지방의 70%정도는 2-MG로 흡수되고 약 20%는 유리지방산과 글리세롤로 완전히 가수분해되어 흡수됨.
인지질은 일부 소화되지 않은 채 흡수되기도 하지만 대부분의 포스포리파아제 A2에 의해 가수분해됨. 췌장 인지질분해효소(phospholipase)는 인지질의 2번 위치에 있는 지방산을 가수분해시켜 리소인지질(lysophospholipid)과 유리지방산을 생성하며 소장 인지질분해효소는 인지질을 글리세롤, 지방산, 인산 및 콜린으로 분해함.
식품으로 섭취되는 콜레스테롤은 대부분 유리형이라 그대로 흡수되지만 콜레스테롤에스테르는 콜레스테롤 에스테라제(cholesterol estrase)에 의해 콜레스테롤과 지방산으로 가수분해되어 흡수됨. 지질의 소화가 일어나는 부위와 소화효소의 작용은 아래에서 설명함.
지질의 소화부위와 작용효소
소화부위 | 작용효소 | 소화작용 |
구강, 식도, 위 | 구강 리파아제 위 리파아제 | 중성지방 -> 디글리세리드 + 모노글리세리드 + 지방산(주로 짧은 사슬지방산과 중간사슬지방산) |
소장 | 췌장 리파아제 | 중성지방 -> 디글리세리드 + 모노글리세리드 + 지방산(모든 지방산) |
| 췌장 포스포리파아제 | 인지질 -> 글리세리드 + 지방산 + 염기 + 인산 |
| 췌장 콜레스테롤에스테라제 | 콜레스테롤에스테르-> 콜레스테롤 + 지방산 |
참고) 제니칼
장관내 지방분해효소 저해제로서 위장과 소장의 관강내에서 위와 췌장의 지방분해효소의 활성부위인 세린과 공유결합을 형성하여 지방분해효소를 불활성화함. 지방분해효소가 불활성화되면 중성지방형태의 식이성 지방을 흡수가능한 모노글리세리드와 유리지방산으로 가수분해할 수 없으므로 분해되지 않은 중성지방은 체내로 흡수되지 않아 칼로리 감소를 초래함. 부작용으로 지방변 그리고 지용성 비타민의 흡수장애가 발생함.
2) 흡수와 운반
가. 흡수
지질은 주로 소장의 중간부위와 하부에서 흡수됨. 지질의 소화산물은 여전히 물과 친화력이 낮음. 그러므로 흡수과정에서도 담즙산의 작용이 요구됨.
# 모노글리세리드와 지방산
모노글리세리드, 디글리세리드, 지방산, 글리세롤, 콜레스테롤 등이 담즙산염과 음전하를 띤 미셸을 형성함. 담즙은 극성과 비극성인 부분을 함께 가지고 있어서 지질이 지방부분과 결합하여 수용성 용액에 분산될 수 있게 흡수를 도움. 혼합 미셸의 지방산과 모노글리세리드는 소장의 점막세포로 흡수되며 담즙산은 흡수된 후 간으로 가서 담즙이 되어 소장으로 다시 배출됨.
Mechanisms of emulsification[edit]
A number of different chemical and physical processes and mechanisms can be involved in the process of emulsification:[citation needed]
- Surface tension theory – according to this theory, emulsification takes place by reduction of interfacial tension between two phases
- Repulsion theory – the emulsifying agent creates a film over one phase that forms globules, which repel each other. This repulsive force causes them to remain suspended in the dispersion medium
- Viscosity modification – emulgents like acacia and tragacanth, which are hydrocolloids, as well as PEG (or polyethylene glycol), glycerine, and other polymers like CMC (carboxymethyl cellulose), all increase the viscosity of the medium, which helps create and maintain the suspension of globules of dispersed phase
# 짧은사슬 지방산과 중간사슬 지방산
글리세롤과 짧은 사슬지방산과 중간사슬 지방산은 소장혈관으로 직접 흡수됨. 짧은사슬 지방산과 중간사슬 지방산은 혈액 알부민과 결합하여 혈액을 통해서 운반됨. 소장의 점막세포에 미셸이 접근하면 지질의 소화산물은 수동확산으로 흡수됨. 지질의 소화, 흡수는 매우 효율적이어서 섭취한 지질의 약 95%는 흡수됨. 지질의 흡수가 저해되면 지방변이 배출됨.
지방변이 발생하는 경우
# 설사 : 담낭을 제거하여 담즙작용이 적어져 지질이 충분히 분해되지 못하고 흡수되지 않은 채로 배설
# 췌장질환 : 췌장효소 분비가 감소하여 중성지방과 콜레스테롤에스테르가 분해되지 못해서 흡수되지 못하고 대변으로 배설
# 광물성 기름(미네랄오일)섭취 : 광물성 기름은 완화제나 체중감소 식이로 사용되며 소화 흡수되지 않으므로 설사제로 사용됨.
나. 운반
# 긴사슬지방산 - 림프순환
소장의 상피세포로 유입된 긴사슬 지방산은 상피세포안에서 중성지방으로 재합성됨. 흡수된 지방산은 아실 CoA 합성효소에 의해 지방산 아실 CoA로 활성화된 후 2-MG 또는 해당과정을 통해 포도당으로부터 만들어진 글리세롤 3인산에 결합하여 인지질과 단백질에 싸여 지단백질인 킬로미크론을 형성함. 킬로미크론은 림프관으로 들어가 흉관을 통해 간동맥으로 들어가서 간으로 운반됨. 지질이 많은 식사를 한 후 몇시간 뒤 혈액을 뽑으면 크림층이 떠오르는데 이 층의 주된 성분이 킬로미크론임.
체순환을 거치는 도중에 킬로미크론내 일부의 중성지방은 근육이나 지방조직 등 말초조직의 모세혈관에 존재하는 지단백질 분해효소(lipoprotein lipase)에 의해 분해되어 일부 지방산은 말초조직세포에 공급함.
# 짧은사슬 지방산 및 중간사슬 지방산
탄소원자의 수가 12미만인 흡수된 짧은사슬 지방산 및 중간사슬 지방산과 글리세롤은 킬로미크론을 형성하지 않고 혈장 단백질인 알부민과 결합한 상태로 간문맥을 통해 직접 간으로 운반됨.
3. 지질대사
1) 지단백질(lipoprotein)
혈액에는 킬로미크론을 비롯해 VLDL, HDL의 대사과정에서 생성되는 LDL 등 각기 다른 밀도와 조성을 갖는 지단백질들이 순환함. 각 지단백질들의 조성과 체내작용은 다음과 같음.
지단백질은 혈액 중 지질의 주요 운반수단임. 소수성인 지질을 혈액중에서 운반하려면 수용성 상태로 유지되도록 포장되어야 함. 따라서 지질을 단백질 등 양극성을 가진 성분들이 둘러싸여 지단백질을 만들고혈액내에서 조직에서 조직으로 지질을 운반함. 여러 종류의 지단백질들이 식사로 섭취한 또는 생합성된 지질의 운반을 위하여 소장 또는 간에서 만들어짐.
지단백질의 종류와 조성
지단백질은 중심부에 소수성인 지질(주로 중성지방과 콜레스테롤 에스테로, 일부 지용성 비타민)이 있고표면은 양극성인 인지질, 단백질, 유리콜레스테롤이 껍질처럼 둘러싸여 만들어짐. 양극성 성분의 극성부위가 지단백질의 표면에서 바깥쪽을 향하게 되어 지단백질이 수중환경에서 수용성 상태를 유지할 수 있게 해줌.
지단백질의 성분을 아포단백질이라고 하며 지단백질의 다양한 기능에 중요한 역할을 함. 예를들어 세포표면에서 지단백질의 수용체를 인식하게 하고 지단백질 대사와 관련된 효소를 활성화함. 아포단백질은 구조와 기능에 따라 A-E까지 5가지 그룹으로 구분하며 지단백질은 보통 한가지 이상의 아포단백질을 가지고 있음.
지단백질은 밀도에 의해 분류됨. 지질이 많을수록 밀도가 감소하고 단백질이 많을수록 밀도가 증가함.
지단백질 | 지질 | 인지질 | 콜레스테롤 | 단백질 | 급원 | 운반자 |
킬로미크론 | 83 | 7 | 8 | 2 | 장점막(식이지질) | 저축지방조직과 간세포 |
VLDL | 50 | 19 | 22 | 9 | 간과 장점막(체내합성지질) | 대부분 세포 |
LDL | 11 | 22 | 46 | 21 | 대부분 세포 | 간 제외한 세포 |
HDL | 8 | 22 | 20 | 50 | 말초조직세포 | 간세포 |
지단백질의 작용
# 킬로미크론 : 장점막에서 식이지질을 각 조직 특히 간-저축지방조직으로 운반, 지단백 리파아제(lipoprotein lipase, LPL)가 지질을 가수분해하여 혈액의 킬로미크론을 깨끗하게 함. 대략 50%는 중성지방에 저장하고 50%는 뇌를 제외한 말초조직에서 베타산화되어 ATP를 만듬.
가장 많은 지질을 가지고 있기 때문에 제일 밀도가 낮으며 단백질 비율도 가장 낮음. 킬로미크론은 식사로 섭취하여 흡수된 지질을 운반하기 때문에 지질함량이 높으며 지질의 90%정도가 중성지방임.
# VLDL : 간과 장점막에서 합성한 지질을 각세포로 운반. 간에서 합성된 지질(중성지방과 콜레스테롤 에스테르)로 구성되며 중성지방이 약 60%로 주요성분이 됨. 조직으로 운반되는 과정 중 중성지방이 제거되면서 LDL로 전환됨.
# LDL : VLDL에서 많은 양의 지질이 제거되고 LDL로 전환되기 때문에 밀도가 더 높아지고 콜레스테롤과 단백질이 첨가되어 말단조직으로 운반함
# HDL : 말단조직의 콜레스테롤을 간으로 운반. HDL은 콜레스테롤을 담즙산으로 하여 배설을 촉진함.
가. 킬로미크론
소장의 흡수세포에서는 중성지방, 콜레스테롤, 지용성 비타민을 운반하는 지단백질인 킬로미크론이 만들어짐. 킬로미크론은 림프관과 흉관을 통해 흡수된 후 혈액내로 이동함. 킬로미크론 내의 중성지방은 근육과 지방조직의 모세혈관 내피세포에 있는 지단백질 지방분해효소(Lipoprotein lipase)의 작용에 의해 가수분해되어 유리지방산으로 방출되어 세포안으로 들어감. 중성지방을 내놓은 킬로미크론은 상대적으로 콜레스테롤과 콜레스테롤에스테르의 함량비율이 높은 킬로미크론 잔유물(Chylomicrone remnants)이 되어 간으로 이동함. 킬로미크론에는 식사로 섭취한 외인성 중성지방 함량이 가장 높아서 밀도가 가장 낮음.
나. VLDL
VLDL은 간에서 생성되며 체내에서 합성된 중성지방을 운반하는 지단백질임. 간으로부터 혈중으로 방출된 VLDL은 모세혈관 내피세포의 지단백질 지방분해효소(LPL)의 작용을 받아 중성지방을 가수분해하여 근육과 지방조직에 유리지방산을 공급함. VLDL은 중성지방이 제거되면서 콜레스테롤과 단백질 함량이 상대적으로 많아지고 다른 지단백질로부터 콜레스테롤과 단백질을 받아들이면서 밀도가 점차 높아져 IDL(중밀도 지단백)을 거쳐 LDL로 전환됨.
다. LDL
VLDL에서 중성지방이 분해되어 조직으로 유입된 후 형성된 LDL은 콜레스테롤이 차지하는 비율이 높은지단백질임. LDL의 2/3는 LDL, 아포 B에 대한 수용체를 갖고 있는 간이나 다른 조직으로 들어가서 수용체 매개경로로 처리됨. 세포내로 운반된 콜레스테롤에스테로는 가수분해되어 콜레스테롤을 방출하고 세포에서 이용됨.
혈액내의 LDL의 농도가 너무 높거나 산화된 LDL은 LDL수용체 비의존성 경로에 의해 처리됨. 즉 합성조절능력이 결여된 대식세포의 수용체에 결합되어 세포내에 이입된 콜레스테롤 에스테르는 과잉축적되어 거품세포를 형성하여 동맥경화증의 플라크 성분이 됨. 그러므로 혈액중의 LDL농도가 증가하면 동맥경화증이나 관상동맥 심장질환의 발생위험이 높아지게 되는데 LDL-콜레스테롤을 나쁜 콜레스테롤 이라고 부르는 것은 이러한 이유때문임.
라. HDL
HDL은 간이나 소장에서 만들어지는데 단백질 함량이 높으며 말초조직에서 간으로 콜레스테롤을 운반하는 작용을 함. HDL은 간과 소장에서 콜레스테롤이 거의 없고 단백질이 풍부한 인지질의 이중층으로 구성된 형태로 되어 혈중으로 방출됨. HDL의 아포지단백질인 apo A는 레시틴콜레스테롤 아실전이효소를 활성화해 조직에 있는 수용성 콜레스테롤을 받아들여 에스테르화함으로써 콜레스테롤에스테르로 전환시켜 HDL의 중심부로 이동한 형태로 간으로 이동됨.
간의 간지방분해효소(Hepatic lipase)는 HDL의 중성지방과 인지질을 분리시켜 HDL3로 전환시켜 간의 HDL 수용체에 결합하여 콜레스테롤을 간에 전달해줌. HDL에 의해 간으로 돌아온 콜레스테롤은 담즙산을 형성하는 전구물질로 쓰임. 담즙에 포함되어 분비된 콜레스테롤은 대변을 통해 체외로 배설되는 과정에 들어가게 됨. 이렇게 HDL은 말초로부터 간으로 콜레스테롤을 전송하는 콜레스테롤 운반체계 역할을 하므로 HDL-콜레스테롤을 좋은 콜레스테롤이라고 부름. 따라서 혈액중에 HDL농도가 낮으면 동맥경화 위험이 높아짐.
지질의 이동과 아포리포 프로테인 E(Apolipoprotein E)
Apo E는 299개의 아미노산으로 구성된 단백질로 LDL 수용체와 특이적으로 반응하여 지단백 대사와 지질이동에 중요한 역할을 함. Apo E는 E2, 3, 4 등 3개의 대립유전자를 가지고 있고 E2/E2, E2/E3, E3/E3, E3/E4, EV/E4등 6개의 유전자형을 가지고 있음. Apo E 유전자의 다형성에 대한 여러연구에 따르면 E3에 비해 E2는 콜레스테롤과 E4/E4 homozygote의 경우 관상동맥질환과 알츠하이머질환의 주요 위험인자로 보고되었음. 또한 역학 연구 결과에서도 Apo E의 대립형질에 따라 관상동맥질환이나 동맥경화증을 동반한 뇌혈관 질환의 발생빈도를 어느정도 예측할 수 있음.
Apolipoprotein E (APOE) is a protein involved in the metabolism of fats in the body. It is implicated in Alzheimer's disease and cardiovascular disease.[5] APOE belongs to a family of fat-binding proteins called apolipoproteins. In the circulation, it is present as part of several classes of lipoprotein particles, including chylomicron remnants, VLDL, IDL, and some HDL.[1]. APOE interacts significantly with the low-density lipoprotein receptor (LDLR), which is essential for the normal processing (catabolism) of triglyceride-rich lipoproteins.[6] In peripheral tissues, APOE is primarily produced by the liver and macrophages, and mediates cholesterol metabolism. In the central nervous system, APOE is mainly produced by astrocytes and transports cholesterol to neurons via APOE receptors, which are members of the low density lipoprotein receptor gene family.[7] APOE is the principal cholesterol carrier in the brain.[8] APOE qualifies as a checkpoint inhibitor of the classical complement pathway by complex formation with activated C1q
Therapeutic approach targeting apolipoprotein E binding region and low-density lipoprotein receptor for Alzheimer’s disease
Correspondence Address: Dr. Michael Leon, Rashid Laboratory for Developmental Neurobiology, Silver Child Development Center, Department of Psychiatry and Behavioral Neurosciences, Morsani College of Medicine, University of South Florida, 3515 E Fletcher Ave, Tampa, FL 33613, USA. E-mail: mleon@health.usf.edu
Abstract
Approximately 13% of the population over the age of 65 years is estimated to have AD. The total number of cases is expected to increase over the coming decades. The apolipoprotein E (ApoE) genotype is the greatest genetic determinant for Alzheimer’s disease (AD) development. The ApoE4 allele increases the risk of AD by 4 to 14 fold while the ApoE2 allele has an opposing effect; decreasing risk. Indeed many studies have demonstrated that carriers of the ApoE2 allele are associated with greater likelihood of survival to advanced age, superior verbal learning ability in advanced age, and reduced accumulation of amyloid pathology in the aged brain. In addition, it is known that ApoE proteins have different affinities for the low-density lipoprotein receptor (LDLR), with ApoE2 having the weakest binding to the LDL receptor at < 2% relative to ApoE3 and E4. Because ApoE2 has shown protective effects in regard to AD, a novel approach for ApoE4 carriers may be to create a peptide antagonist that blocks the ApoE interactions with LDLR at its 135-150 N-terminal binding domain. This peptide may create a more ApoE2-like structure by decreasing the affinity of ApoE4 for LDLR thereby reducing AD onset, memory impairment, and amyloid plaque formation. In this review, we will discuss the different detrimental effects that ApoE4 can cause. Most importantly, we will review how ApoE4 binding to LDLR promotes AD pathogenesis and how blocking ApoE4 binding may be a promising novel therapeutic approach for AD.
Keywords
Alzheimer’s disease, low-density lipoprotein receptor, apolipoprotein E, amyloid precursor protein, late onset Alzheimer’s disease
2) 지질대사
소화와 흡수 및 수송을 통해 체세포에 들어온 지방산, 글리세롤, 인지질, 콜레스테롤 등 지질은 여러경로로 대사됨. 세포막을 구성, 생리활성물질을 합성, 에너지를 발생, 에너지의 저장에 활용되기도 함. 이러한 지질대사 중에서 중요한 내용은 체내 에너지의 균형유지와 관련된 중성지방대사와 콜레스테롤 평형유지와 연관된 콜레스테롤 대사임.
가. 중성지방 대사
우리몸은 지방세포에 중성지방의 형태로 잉여 에너지를 무제한 저장할 수 있으며 필요할때는 이를 분해해 에너지로 사용함. 지방세포뿐만 아니라 간세포도 잉여의 탄수화물과 단백질을 지질로 전환시킴.
# 지방산의 산화와 에너지 발생
휴식상태에서 우리몸이 사용하는 에너지의 60%정도는 지질에서 제공됨. 에너지 발생에 쓰이는 지질은 식후에 주로 킬로미크론이 공급하고 공복시에는 글루카곤과 에피네프린과 같은 호르몬이 지방세포의 호르몬 민감성 지방분해효소를 자극하여 중성지방을 분해하여 지방산과 글리세롤을 공급함. 이때 분해되어생성된 지방산과 글리세롤은 혈액으로 방출되어 알부민에 의해 운반되고 뇌와 적혈구를 제외한 에너지를 필요로 하는 대부분의 조직세포는 혈액으로부터 지방산과 글리세롤을 받아들이며 이들을 여러단계의 지방산의 베타-산화과정을 통해 탄소 2개로 이루어진 아세틸 CoA로 분해하고 구연산 회로를 통해 ATP를 생성함.
세포질에 있는 지방산은 아실 CoA로 활성화된 후 카르니틴과 결합하여 미토콘드리아 내로 이동한 후 다시 아실 CoA로 전환된 후 베타-산화과정을 거침. 베타-산화과정을 통해 미토콘드리아 내에서 지방산은 베타 위치에 있는 탄소 즉 지방산 아실 CoA의 끝으로부터 2번째 탄소에서 탈수소 반응, 수화반응, 티올분해반응 등에 의해 탄소 수 2개의 아세틸 CoA와 FADH2와 NADH가 생성되며 이들은 전자전달계로 가서 5ATP를 생성함.
따라서 탄소 16개의 팔미트산이 산화되면 8개의 아세틸 CoA, 7개의 FADH2와 7개의 NADH가 생성됨. 불포화지방산의 산화는 이중결합 위치때문에 베타 산화과정에 작용하는 효소가 작용하지 못하므로 이중결합의 2개 앞쪽 탄소에 이성질화 효소가 작용하여 이중결합을 이동해서 에노일 CoA를 형성한 후 베타-산화과정이 진행됨.
산화의 마지막 단계, 즉 아세틸 CoA가 이산화탄소와 물로 산화되는 과정에 포도당의 분해로 생기는 옥살로아세트산과 결합하는 반응이 필요함. 그러므로 지방산의 완전산화는 지방산이 포도당과 동시에 존재하면서 대사되어야 가능함. 포도당이 부족하면 지방산이 완전하게 산화되지 못하고 중간대사 분해산물인 케톤체로 남게 됨.
# 지방산의 합성과 에너지 저장
지방산의 합성을 위해 사용되는 아세틸 CoA는 포도당의 산화, 지방산의 산화 및 아미노산 대사 등을 통하여 미토콘드리아에서 생성됨. 그러나 지방산 합성은 주로 세포질에서 이루어므로 아세틸 CoA는 아신카르니틴으로 되어 막을 통과하거나 옥살로아세트산과 결합하여 구연산의 형태로 미토콘드리아 내막을 통과한 후 다시 아세틸 CoA 카르복실화효소에 의해 말로닐 CoA를 형성한 후 지방산 합성효소에 의해 긴사슬 포화지방산(탄소수 16개 palmitic acid)을 합성함.
에너지 섭취가 과다한 경우 여분의 에너지는 중성지방으로 전환되어 지방조직이나 간에 저장됨. 흡수된 과량의 식이지방은 킬로미크론 형태로 바로 지방조직으로 이동하며 간에서 합성된 지방산은 중성지방으로 전환되어 VLDL형태로 혈액에 방출되어 지방조직으로 유입되어 글리세롤을 결합시켜 중성지방으로 합성된 후 저장됨. 중성지방은 탄수화물이나 단백질에 비해 단위 무게당 두배이상의 에너지를 함유하므로 에너지를 저장하는 효율적인 형태임. 우리 몸은 지방조직을 구성하고 있는 지방세포 덕분에 에너지를 저장하는 공간을 거의 무제한으로 가지고 있음.
지방조직은 피하와 복강내 장기주변에 주로 발달되어 있음. 또한 지방산으로부터 중성지방 합성에 쓰이는 에너지 비용이 아주 적은데 비해 아미노산으로부터 지방산을 합성하는 에너지 비용은 상당함. 이러한이유로 동일한 에너지를 섭취해도 지질 섭취량이 높을수록 체지방으로 축적되는 양이 많아짐. 한편 중성지방 합성에 쓰이는 글리세롤은 포도당의 분해과정에서 생성되거나 또는 혈액에서 얻음.
나. 콜레스테롤 대사
체내에서 콜레스테롤은 세포막을 구성하고 스테로이드 호르몬과 비타민 D의 합성에 사용되며 담즙산의 전구물질로 쓰이고 일부는 유리형태로 담즙에 분비되는 경로로 대사됨. 체내 콜레스테롤은 식이에서 온 것과 체내에서 합성된 것임. 콜레스테롤 대사는 섭취, 합성, 대사 및 배설이 균형을 이루어 혈액 중에 정상수준이 유지되도록 일어남.
# 콜레스테롤 합성
콜레스테롤은 아세틸 CoA로부터 합성되는데 주로 간세포에서 50%, 소장의 상피세포에서 25%정도 생성됨. 따라서 콜레스테롤을 식사를 통해 섭취해야 할 필요는 없음. 음식으로부터 흡수된 콜레스테롤 양에 따라 간에서의 콜레스테롤 합성이 조절됨. 콜레스테롤은 아세틸 CoA와 NADPH로부터 합성되며 3개의 아세틸 CoA로부터 생성되 HMG CoA를 메발론산으로 전환시키며 스쿠알렌을 거쳐서 콜레스테롤이 합성됨. HMG CoA 환원효소는 콜레스테롤의 합성속도를 조절해주는 효소임. 따라서 식사를 통해 콜레스테롤을 다량 섭취하면 항상성을 유지하기 위해 HMG CoA 환원요소의 활성과 합성이 저하되고 음성되먹이기 기전이 작동해 체내합성이 줄어듬. 인슐린이나 갑상선 호르몬은 콜레스테롤 합성을 증가시키고 글루카곤나글루코코르티코이드는 콜레스테롤 합성을 저지시킴.
# 콜레스테롤 분해
생체내 콜레스테롤은 분해되어 담즙산이 되며 장으로 배출된 담즙의 5%정도는 대변으로 배설되기 때문에 담즙을 통한 담즙산과 유리 콜레스테롤의 분비는 체내 콜레스테롤을 체외로 배설하는 주요 경로임. 그러나 담즙의 약 95%는 문맥으로 재흡수되어 간으로 들어가고 필요시 다시 담즙으로 재배출되는데 이러한 과정을 장간순환이라고 함.
