포스파티딜 콜린 합성에 필요한 영양소들

한국의약통신 446호, 경기도 구리시 소미약국 최해륭 약사 최해륭 학술위원l승인2020.09.29 17:33:19

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콜린 풀을 보강 정신 기능 및 인지기능 향상에 필요

뇌에 충분한 수준의 콜린과 그것을 잘 활용할 수있는 능력이 없다면, 뇌의 여러 부분이 잘 작동하지 않을 것입니다. 그로므로 콜린과 관련하여 중요한 4가지를 꼽으면

(1) 콜린 풀 보강함
(2) 전체 콜린 경로에 요구되는 콜린 공급원 및 기타 영양소를 섭취함
(3) 아세틸콜린의 회전율(재사용 및 파괴)를 최적화 함
(4) 신호전달, 신경보호를 보강함

이 있습니다.

IOM(The Institute of Medicine)은 콜린을 필수 영양소로 분류했습니다.
사람은 간에서 소량의 콜린을 만들 수 있지만, 섭취를 통해서만 필요량이 충족됩니다.
콜린 및 그 대사산물들은 신체에서 세 가지 주요한 역할들을 합니다.
이 중 하나는 아세틸콜린의 신경 전달 기능입니다. 두 번째는 포스파티딜콜린의 세포막 구조 및 신호 전달 기능 입니다. 세 번째는 메틸화 경로에 트리메틸 글리신으로 사용되는 것입니다.
식이 콜린은 주로 포스파티딜콜린의 합성에 사용되는데 콜린 항상성(choline homeostasis)에 중심적인 역할을 하는 CDP- 콜린(cytidine diphosphate-choline) 경로 또는 케네디 경로(kennedy pathway)를 통해서 작용합니다..

포스파티딜콜린은 대부분의 조직에서 총 콜린 풀의 약 95 %를 차지합니다. 나머지 5 %는 유리 콜린, 포스포콜린, 글리세로 포스포콜린 (GPC), CDP- 콜린, 아세틸 콜린 그리고 다른 콜린 함유 인지질입니다.
아래 콜린과 관련된 경로를 소개하기 전에 다소 생소한 물질인 Uridine Monophosphate(UMP)에 대해 간단히 정리합니다.

<Uridine Monophosphate(UMP)>

① 사람의 모유에서 다량으로 발견됨
② 콜린 공여자, DHA 및 기타 인지질과의 시너지 효과
③ Uridine은 세포막 생성에 중요한 인지질 합성에 핵심 역할을 함
④ 퓨린성 수용체를 통한 새로운 내인성 신경 전달 물질로서 작용함
⑤ NGF와 기타 인테그린 및 성장 인자와의 상호 작용을 통한 신경 보호
⑥ 수상 돌기 막을 만드는 데 필요한 뇌 포스파티딜콜린 수준을 증가시켜 시냅스 형성과 신경 가소성을 보조함.
⑦ 하향 조절 없이 도파민을 상승시킴
⑧ RNA의 빌딩 블록
⑨ 기억과 학습의 장기 강화에 관여
 

포스파티딜콜린이 형성되는 CDP- 콜린 경로(케네디 경로)에는 콜린의 한 형태인 CDP-choline과 Uridine Monophosphate가 필요합니다. 이 경로에서 콜린은 콜린키나제 (CK:Choline kinase)에 의해 처음에 포스포콜린으로 전환되는데, 이 때 인산염 공여체로서 ATP가 사용되며 마그네슘이 이 효소 반응의 보조 인자로 필요합니다. 다음은 속도 제한 단계로 CCT[CTP:phosphocholine cytidylyltransferase] 라는 효소가 CTP (cytidine triphosphate)를 사용하여 포스포콜린을 CDP- 콜린 (Citicoline이라고도 함)으로 변환시킵니다. Citicholine 은 속도 제한 단계를 거쳐서 생성된 콜린 형태이며 혈액 뇌 장벽을 통과 할 수 있으므로 중요합니다.
여기서 Uridine Monophosphate(UMP)가 필요한 이유는 UMP가 인산화되어 uridine triphosphate(UTP)가 되고 속도 결정 단계에서 중요한 CTP (cytidine triphosphate)가 UTP에서 생성되기 때문입니다. 따라서 UMP의 섭취는 CDP-choline의 건강한 두뇌 수준 유지에 필요합니다. UMP는 CDP- 콜린경로를 돕는 비콜린성 물질로서 두뇌의 기능을 위해 콜린 외에 섭취가 필요한 물질입니다.
경로의 마지막 단계에서, CDP-콜린은 CTP(choline phosphotransferase 콜린 포스포 트랜스페라제) 또는  CEPT(choline/ethanolamine-phosphotransferase 콜린 / 에탄올 아민-포스포 트랜스페라제)에 의해 디아실글리세롤 (DAG : diacylglycerol)과 에스테르화되어 포스파티딜콜린을 생성합니다. 여기서 필수 지방산인 EPA, DHA가 DAG의 생성에 관여합니다.

잠시 시냅스 세포막과 DHA, EPA 등 영양소와의 관계를 짚고 넘어가겠습니다.
시냅스의 신경세포막이 증가되면 세포막 전구체와 코팩터로서의 영양소들의 공급의 필요성도 커집니다. 그림의 초록색은 cofactor로서 역할을 하는 물질들을 나타냅니다. 인지질의 섭취가 증가하면 DHA, EPA의 소장세포에서의 흡수도 증가하고 림프에서도 그 농도가 커집니다. B6, 엽산, B12의 섭취는 혈장의 DHA, 콜린의 농도를 증가시키며 이것은 다시 메칠레이션 경로와 혈장 호모시스테인 농도에 영향을 끼침에 따라 PEMP 경로에 DHA, 콜린이 필요함을 나타냅니다. 그리고 이것은 호모시스테인 농도는 높고 비타민B가 결핍되는 것이 특히 알츠하이머와 관련됨을 나타내는 것이기도 합니다. 한편 비타민C,E와 셀레늄은 DHA, EPA를 보호하기 위한 항산화제로서 역할을 합니다.  세포막 합성에 필요하며 인지질 합성에 필요한 전구체들인 DHA, EPA, uridine, choline은 Kennedy pathway 의 속도결정단계를 촉매하는 효소의 기질을 강화하는 역할을 합니다. 인지질 섭취가  Kennedy pathway에서 전구체의 역할을 한다면 셀레늄은  Kennedy pathway의 핵심 효소의 활성을 증가시켜 세포막 합성을 자극하는 역할을 합니다.

다음 호에 이어서 하겠습니다.

 

최해륭 학술위원  pharmacy@binews.co.kr
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