L-아르기닌란?

L-아르기닌

 

다양한 생리적 기능으로 응용분야 넓어

체내의 필수적인 물질을 만들거나 운반하는 아미노산 중의 하나인 아르기닌은 두 개의 질소를 가지고 있는 염기성 아미노산으로 분자량 174.21의 수용성 물질로 그 구조는 그림 1과 같다. 아르기닌은 간에서 만들어져 단백질합성이 필요한 부분으로 이송되거나 소변을 만들어내는 urea cycle의 중간체로서, 또는 세포의 에너지인ATP를 만들어내는 Krebs cycle의 중간체를 만들 수 있는 기질로서 작용한다(그림 2).





아르기닌은 인체에서 합성되므로 필수아미노산은 아니지만 성장기 어린이나 외상 또는 질병을 앓고 있는 성인에게는 필요량에 비해 인체 합성량이 모자라므로 식이를 통해 보충해 주어야만 하는 조건부 필수아미노산이다. 최근 문헌에서는 아르기닌을 필수아미노산으로 분류하기도 한다. 대표적인 아르기닌의 생리기능은 면역기능 강화, 조직회복, 성장홀몬 방출, 암모니아 해독, 성기능 개선, 동맥경화 경감 등이다.


면역기능강화

면역이란 바이러스·세균·독소류·암세포 등의 다른 세포로부터 발생되는 위험으로부터 인체의 건강을 지키는 것으로 면역세포는 골수에서 만들어지며, 혈액내 백혈구가 이 역할을 담당한다.
세포내액에 free form으로 존재하는 아미노산의 생성과 소멸이 백혈구의 대사와 생리적 상태에 중요한데, 비필수 아미노산인 아르기닌, 글루타민, 시스테인, 타우린이 세포분열이 빠른 백혈구와 같은 세포의 대사에 영향을 주는 면역조절제로서 역할을 감당하므로 ω-3 지방산과 같은 불포화 지방산과 함께 「면역영양소(immunonutrients)」로 분류된다.
아르기닌은 T림프구가 만들어지는 흉선의 무게와 흉선의 백혈구 함량을 증가시키며, 림프구 증식물질에 대한 T림프구의 반응을 증가시켜 면역기능을 향샹시킨다. 여러 연구자들의 보고에 따르면 아르기닌은 실험적으로 유발시킨 암의 성장을 억제한다고 한다.
예를 들어 인위적으로 유선암을 발생시킨 쥐에게 아르기닌이 풍부한 식이를 제공하였을 때 암의 성장속도 및 암의 개수가 억제되었으며 종양이 양성쪽에 가까워졌다고 한다. 인간에 대한 임상적인 결과에서도 유방암 환자에게 아르기닌을 투여하면 유의적으로 자가면역능력을 증진시켜 종양의 성장을 억제하고 화학요법에 대한 저항성을 향샹시킨다고 보고되었다.
이는 아르기닌이 세포의 면역반응을 개선하므로 종양에 기인하는 T-cell의 기능이상을 감소시키며 대식세포의 식작용을 증가시키고 자연적인 killer cell의 세포독성을 증진시키기 때문으로 사료된다. 그러므로 아르기닌은 암환자나 심각한 질환으로 인해 면역능력이 저하된 환자에게 면역조절물질로서 치료효과를 높일 수 있는 보조제로 사용될 수 있다.


조직회복기능

화상, 상처, 감염, 수술과 같은 신체가 스트레스를 받거나 단백질의 소모가 많은 대사항진상태에서는 체내 합성으로는 단백질의 요구량을 맞출 수 없으므로 식이를 통하거나 정맥투여의 방법으로 부족한 영양소를 보충해주어야만 한다.
이런 환자들에게 영양소 특히, 글루타민과 아르기닌을 보충해 주지 않으면 회복속도가 느려질 뿐만 아니라 면역체계에도 이상이 생겨 다른 합병증을 유발할 수도 있다. 단백질 균형을 회복하는데 아르기닌은 필수 불가결하며 충분히 공급하면 상처, 골절 등의 치료를 촉진한다.
예를 들어 패혈증, 골수이식수술환자에게 아르기닌을 처방하면 체내 질소 보유력이 개선되고, 입원 중의 감염율이 감소하며, 입원기간이 감소한다고 한다. 또한 방사선 치료를 받고 있는 환자에게서 일반적으로 나타나는 회복속도 감소를 방지하며, 노화로 인한 신장기능 저하도 방지하는 효과가 있다.
미국 연구자들에 의하면 점막의 투과성이 증가하고 염증의 생성으로 인한 괴사성 소장결장염을 지닌 신생아들은 혈액내 아르기닌과 글루타민의 농도가 정상아에 비해 적었으며, 이들에게 아르기닌을 공급하면 소화기관 점막의 건강이 유지되어 질병에 노출된 위험이 감소하였다고 한다.
만성심부전 환자는 신장의 기능이 감소하는 경우가 많은데 아르기닌을 투여하면 사구체의 여과속도와 나트륨의 배설이 증가된다고 한다. 이런 환자는 운동을 하면 혈류가 증가되므로 심장질환에 긍정적인 효과가 생기는데 운동과 병행하여 아르기닌을 섭취하면 효과가 더 커진다고 한다.


성장홀몬 방출

성장홀몬은 뇌하수체 전엽에서 분비되어 단백질, 탄수화물, 지방의 신진대사에 직접 작용하여 골격 및 내장의 성장속도를 조절한다. 성장홀몬의 분비는 시상하부에서 분비되는 두 가지 홀몬, 즉 성장홀몬 자극인자(growth hormone releasing hormone, GHRH로 약함)와 성장홀몬 자극방해인자(somatostatin)에 의해 조절되는 것으로 알려져 있다. 성장홀몬의 결핍을 진단하기 위해서는 혈중 성장홀몬의 농도를 최대로 증가시키는 상태에서 검사하여야 하는데, 이때 주로 사용되어지는 방법은 취침이나 운동 후 혹은 약물로서는 인슐린, 아르기닌, L-dopa 등의 투여 후 측정하는 것이다. 아르기닌은 뇌하수체에 직접 작용하여 성장홀몬의 분비를 촉진시킨다는 주장이 있어 왔으나, 최근에는 somatostatin분비의 억제를 통한 성장홀몬의 분비 증가가 그 원인으로 생각된다. Somatostatin은 뇌하수체에서 성장홀몬의 분비를 억제할 뿐만 아니라 GHRH의 분비도 억제하는 것으로 알려져 있다. 성장홀몬은 근육의 생성을 돕고 근육의 강도를 증가시키므로 어린이나 청소년, 운동 선수들에게 필수 불가결한 물질이다. 성장홀몬은 노화에 의해 점점 감소하며, 운동과 식이에 의해 분비가 증가될 수 있다. 청년층은 고함량의 아르기닌과 라이신을 식이로 섭취하면 휴식하는 동안 성장홀몬이 분비된다고 한다. 국내 소아과 의사들의 연구에 따르면 선천성 성장홀몬 결핍아동에게는 아르기닌 섭취가 성장홀몬의 분비를 촉진시키지 못하나 체질적으로 성장이 지연되고 있는 아동에게 있어서는 성장홀몬의 분비가 정상적으로 되었다고 한다. 특히 GHRH와 함께 아르기닌, 갑상선 자극홀몬을 함께 투여하면 혈중 성장홀몬의 함량이 각각 단독으로 사용한 것에 비해 더 높게 나타난다고 한다.


암모니아 해독

아르기닌은 체내 대사과정 중 생성되는 암모니아를 요소(urea)로 만드는 urea cycle(그림 3)의 중간체이다. 섭취한 음식물의 대사과정 중 발생되는 탄산가스(CO2)와 암모니아 이온(NH4+)이 urea cycle을 거치면서 아르기닌의 구조 속에 편입되었다가 두 분자의 암모니아로 구성된 요소의 형태로 떨어져 나와 소변을 통해 배출된다. 암모니아가 배출되지 않고 체내에 쌓이게 되면 체액이 알칼리성으로 바뀌게 되고, 대사와 관련된 효소의 활동이 저해를 받아 건강유지에 나쁜 영향을 미치게 된다. 혈중 암모니아농도가 높은 경우 구토, 혼수, 정신지체, 부종, 사망 등에 이르게 된다.



장과 신장기능 이상으로 인해 경구투여가 아닌 정맥주사로 영양을 공급받는 환자에게는 혈중 암모니아의 농도가 높아지는 hyperammonemia 증세가 생긴다. 이는 urea cycle의 중간체를 생성하는 효소의 부족 때문에 아르기닌이 결핍되어 생기는 것으로 이 증세의 완화를 위해 주사액에 아르기닌을 첨가하여 투여해야 한다.(다음 호에 계속)