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과당의 부작용

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작성자 : 의생명과학대학 날짜 : 작성일15-06-22 15:11 조회 : 2,825회

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과당의 부작용
 
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-06-22
어느 슈퍼를 가든 식료품 라벨을 보면, 그들 중 다수에 과당이 들어있다는 것을 알 수 있는데, 이것이 바로 렉(Wilhelm Krek) 교수 (ETH Zurich`s Institute for Molecular Health Sciences)가 말하는 오늘날의 음식물이 가지는 문제점이다. 특히, 가공음식과 청량음료, 때로는 건강에 좋다고 하는 과일 주스에도 인공첨가물인 과당이 과량 들어있는 경우가 있다. 최근 십 년, 과당이 음식물로 확산된 이유는 포도당 보다 덜 유해하다는 평판 때문이다. 포도당과 반대로 과당은 혈당 수준과 인슐린 분비를 거의 증가시키지 않으며, 포도당 섭취로 인한 유해하다고 여겨지는 인슐린 급증을 피할 수 있고, 게다가 과당이 더 달다.
 
그러나 불리한 점도 있다. 간은 과당을 지방으로 더 잘 전환시킨다. 과당이 들어 있는 음식을 너무 많이 섭취하는 사람은 과체중이 되고, 혈압이 높아질 수 있고, 지방간과 인슐린 저항성이 동반된 지질이상증(dyslipidaemia)이 나타날 수 있는데, 지질이상증은 대사증후군으로 분류된다.
 
<심장근육의 비통제적 생장>
렉 팀은 새로운 연구에서 과당에 대해 훨씬 더 심각한 부작용을 다룬다. 이 팀은 기존에 알려지지 않은 분자적 메커니즘을 발견했는데, 이 메커니즘은 치명적인 심부전으로 이어질 수 있는 심장 근육의 비통제적 생장을 가져오는 핵심 요인으로 과당을 지목한다. 이번 연구 결과는 학술지 Nature에 최근 실렸다.
 
혈압이 높은 사람에서 심장은 순환계로 혈액을 펌프하기가 더 어렵기 때문에 더 커져야 한다. 이렇게 커지는(growing) 심장 세포들은 상당한 양의 산소를 필요로 한다. 그러나, 생장 증대에 필요한 적정 정도의 산소가 확보되지 못하면, 세포는 다른 에너지 공급원을 가동시킨다. 지방산에서 에너지를 얻는 대신, 글자 그대로 ‘당 쪼개기(splitting of sugars)’인 해당작용(Glycolysis)이라고 하는 무산소 프로세스(anaerobic process)에 더 의존한다. 이러한 심장 세포가 포도당 이외에 과당에 접할 수 있게 되면, 치명적인 연쇄반응을 유발시킬 수 있다.
 
<과당 대사를 위한 스위치 전환>
이번 연구에서 렉 팀은 심장 세포에서 산소 부재로 HIF 분자의 호출 신호가 발생된다는 것을 확인했다. 이는 심장비대(cardiac enlargement) 또는 암과 같은 병적인 생장 프로세스가 진행 중일 때마다 바뀌는 보편적인 분자 스위치이다. HIF는 심장세포가 과당대사에 있어 핵심 효소인 케토헥소키나제 (ketohexokinase)-C [KHK-C]를 만들게 한다. 케토헥소키나제-C는 과당에 대한 친화도가 높아서, 과당대사를 매우 효과적으로 진행시킬 수 있다. 또한 케토헥소키나제-C는 해당과정을 증진시키는 효과를 가진다. 과당대사에는 음성 되먹임 조절이 관여하지 않기 때문에, 심장부전으로 이어질 수 있는 다양한 사이클이 시작될 수 있다.
 
이 메커니즘의 조사를 위해, 연구팀은 생쥐 모델뿐만 아니라 대동맥판막(aortic valve)의 협소화가 수반된 병적인 심장 비대가 있는 환자로부터 채취된 생물적 시료도 이용했다. 수술로 얻어진 심장근육 시료는 세포에 HIF 와 KHK-C 분자가 실제로 존재하는지를 검증하는 수단으로 ETH 연구자들에게 제공되었다. 만성고혈압이 있는 생쥐에서 KHK 효소의 발현을 차단시켰고, 이로 인해 정말로 심장의 확대가 억제되었다.
 
<하나의 유전자에 두 가지 효소>
주목할만한 또 다른 사실은 고혈압 생쥐에 KHK-A도 존재하는데, 이 효소는 과당에 대한 친화도가 떨어지는 것을 제외하고는 KHK-C와 매우 비슷하다. 이들 효소의 유전적 암호는 동일하다. 즉, 이 둘 사이에 차이는 상응 유전자의 사본인 메신져 RNA의 커팅이 일어나는 방법에 기인한다. 필요에 따라 동일 유전자로부터 두 개 유형의 RNA 전령 중 하나가 만들어지고, 서로 다른 효소 중 하나가 만들어지는 것이다. 이 과정은 전문 용어로 ‘대안적 이어붙이기 (alternative splicing)’이며, 사람 유전자의 95% 정도가 대안적으로 이어 붙여진다. 이는 추가적으로 다양한 단백질, 효소, 조절자가 인체에서 만들어지는 주요 방법이다.
 
일반적으로 간 세포는 주로 과당 친화적인 KHK-C 효소가 만들어지고, 다른 기관(organ)들은 거의 독보적으로 KHK-A를 생성한다. 그런데, 이번에 처음으로, 이 연구팀에 의해 심장과 같은 어떤 기관도, 병적인 스트레스 요인에 노출될 경우 KHK-C를 우세하게 만들 수 있다는 것이 확인되었다. 이 과정에서 HIF는 그 분자 절단 도구 또는 이어 붙이기 인자 SF3B1를 활성화시킨다. 이 분자는 종종 많은 유형의 암에서 유전적으로 변형되어 있는데, 이는 암의 생장도 과당의 영향을 받을 수 있다는 시사일 수도 있다.
 
<통상적 과일 섭취는 안전>
고량의 과당이 많은 식품, 특히 단 음료와 청량음료에 첨가된다. 1970년과1997년 사이, 미국에서 과당이 많이 든 옥수수 시럽의 일인당 소비량이 연간 230그램에서 28킬로그램으로 치솟았다. 하지만, 매일 먹는 통상적인 양의 과일 섭취는 안전하고 건강에 좋다고 한다. 과일에는 과당 이외에 미네랄, 비타민, 섬유소가 풍부하게 들어 있다. 지나치게 단 청량음료 쥬스 및 과당이 많이 첨가된 조리 식품(ready-made meals)은 피해야 한다고 한다. 과량의 과당의 첨가된 식품은 심장 판막 질환이나 혈압과 같이 이 팀이 말하는 스트레스 요소들 중 한 가지가 있을 경우는 이 메커니즘의 촉발을 도울 수 있다고 한다.
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