바이오스라이프C의 콜레스테롤 저하 기전

지난 수년 동안 콜레스테롤를 낮추기 위해 다양한 시도가 있었다. 그 중에서도 다수의 약물이 오로지 한 가지 기전에만 치우쳐져 있는 경향이 있는데, 그 이유는 약물들의 경우 대개 한 부분에만 영향을 주는 한 가지 활성성분으로만 이루어져 있기 때문이다. 이미 언급한 바와 같이 스타틴제제의 경우 콜레스테롤의 합성과정에 관여하는 효소의 활성을 차단하는 기전으로 작용한다. 결과적으로 스타틴은 LDL을 낮추는데만 큰 효과가 있을 뿐이다. Ezetmibe는 장관내에서 콜레스테롤이 혈류로 흡수되는 것을 효과적으로 차단한다.

그러나 다양한 수용성 식이섬유와 여러 유효성분을 함께 갖고 있는 특정 보조제는 복합적인 기전을 통해 콜레스테롤 수치에 영향을 준다. 특히 유효성분이란 그 동안 각종 연구와 논문을 통해 콜레스테롤 수치에 영향을 주는 것으로 증명된 천연식품들로 이루어져 있다. 화학적으로 합성된 성분이 아니라는 것이다. 이들은 각각의 서로 다른 독특한 기전을 이용하여 콜레스테롤 수치에 영향을 준다.

1 : 담즙산 흡착

​

담즙산 제거는 주로 수용성 식이섬유에 의해 일어난다. 식품으로부터 오는 이 거대 영양소는 콜레스테롤 조절 영양소로 이미 잘 알려져 있으며, 많은 의학 및 영양 전문가들이 충분한 양의 식이섬유 섭취를 권하고 있다. 이 수용성 식이 섬유의 주요 작용 기전은 담즙산 제거 또는 담즙산 흡착이다.

​

식사를 통해 섭취된 지방은 담즙과 담즙산을 이용하여 장에서 소화된다. 담즙은 간에서 만들어지는데, 여기에는 담즙산, 콜레스테롤, 레시틴, 담즙색소 들이 함유되어 있다. 이들은 물론 모두 간세표에 의해 만들어진다. 음식물을 섭취하면 담즙은 담도를 통해 소화관 내로 분비된다. 하루에 약 250 ~ 1500mL 의 담즙이 장관내로 분비되는데, 식간에는 담낭으로 회수되어 저장된다.

담낭은 담즙에서 염분과 수분을 제거하여 담즙을 약 5 ~ 20 배 정도로 농축시킨 상태로 저장한다. 담즙산은 장에서 지질을 유화시켜 리파제라는 자방소화효소와 접촉할 수 있는 표면적을 높이는데 사용된 후 소장 말단에서 재흡수 된다. 이때 소량의 담즙산만이 재흡수되지 않고 체와로 배설된다. 재흡수된 담즙산은 대부분 간으로 회수되어 소화가 다시 일어날 때 신속하게 재분비된다.

​

담즙산의 주 성분은 간에서 콜레스테롤로부터 합성된 콜릭산이다. 콜레스테롤은 담즙산을 만드는 재료로 사용되는데 대부분의 담즙산이 장에서 혈류로 재흡수되는 것을 차단하는 기전을 이용한다면 콜레스테롤을 낮출 수 있다는 것을 의미한다. 식이섬유가 콜레스테롤를 낮추는 기전은 바로 이 점을 이용하고 있다.

​

식이섬유는 대부분의 야채와 과일의 세포 및 외피에 존재하고 있는 다당류의 일종이다. 식이섬유는 수용성 및 불용성으로 나뉘게 되는데. 이 중 수용성 식이섬유는 콜레스테롤을 낮추는 것으로 알려져 있다. 수용성 식이섬유의 종류로는 구아검, 펙틴, 베타글루칸 등이 있다.

​

식이섬유는 섭취된 후에 위의 산성환경으로 인해 빠르게 겔을 형성하게 된다. 이 겔은 담즙을 흡착하여 담즙이 재흡수 되는 것을 막고 겔이 체외로 배출되면서 흡착된 담즙 역시 함께 배출된다. 담즙산의 감소는 곧바로 체내 총콜레스테롤 수치에 영향을 주어 콜레스테롤 수치가 낮아지게 된다.

​

모든 식이섬유가 동일하게 콜레스테롤를 효과적으로 낮추는 것은 아니다. 특정 수용성 식이섬유를 조합하여 여기에 탄산칼슘을 첨가하게 되면 담즙산 흡착능력이 더욱 강해지는데 이들 성분의 조합은 미국 특허를 보유한 상태이다.

​

탄산칼슘은 위에서 산과 만나게 되면 이산화탄소를 형성한다. 이렇게 형성된 이산화탄소는 장관내에서 수용성 식이섬유의 용해를 돕고 식이섬유가 잘 퍼질 수 있도록 한다. 이렇게 함으로써 식이섬유 매트릭스는 좀 더 빠르게 겔을 형성하고 부피가 커져 담즙산 흡착이 효과적으로 일어난다.

​

특히 구아검, 아라비아검, 로커스트콩검, 귀리식이섬유와 같이 서로 다른 식이섬유를 적절히 배합함으로써 식이섬유의 효과를 극대화시킬 수 있다.  

구아검은 구아라는 콩과 식물에서 추출한 것이며 물 저정고로서의 기능을 갖고 있다. 구아란으로 불리는 구아검은 구아나무 씨의 내배유 부분에 주로 존재한다. 구아검은 구아씨의 껍질을 벗기고 빻은 후 불순물을 제거하는 가공과정을 통해 얻어진다. 구아검은 통상적으로 회백색의 가루로 입자 크기에 따라 수용성 정도와 겔을 형성하는 능력을 갖고 있으나 수용성과 겔 형성능력에서 차이가 약간 차이가 있다.

아라비아검 또는 아카시아는 사하라 사막에서 자생하는 두 종의 아카시아 나무 - 아카시아 세네갈 ( Acacia Senegal )과 아카시아 세얄 ( Acacia Seyal )에서 채취된다.  아라비아검은 주로 식품의 가공과정에서 안정제로 사용되며 안료의 점도 조절을 위해서도 사용되고 있다. 아라비아검은 다당체와 당단백질로 이루어져 있으며 소프트 드링크와 같은 음료나 머쉬밸로우, 젤리 사탕과 같은 젤타입 식품에 사용된다.

펙틴은 1825년에 최초로 발견된 수용성 식이섬유로 오늘날 과일주스 등의 감미료나 안정제로 사용되고 있어 가공식품을 통해 식이섬유를 섭취할 수 있게 해 준다. 펙탄의 주요 급원으로 사과와 감귤류 과일이 있다.

마지막으로 귀리 섬유소는 귀리의 외피에 존재하며 베타글루칸의 주요 급원이다.

이들 5 가지의 식이섬유를 적절히 배합하는 것이 중요하며 재배 과정에서 살충제나 제조제와 같은 화학 농약을 사용하지 않아야 한다.

마국 심장학회는 수용성 식이섬유의 중요성을 인식하고 모든 성인들이 하루 30 g 이상의 식이섬유를 섭취해야 한다고 충고하고 있다. 안타깝게도 미국 성인들은 평균적으로 1일 12 g의 식이섬유를 섭취하는 것으로 나타났다. 이는 현대인의 식습관이 얼마나 건강하지 못한 수준인가를 잘 보여 주고 있다. 많은 사람들이 가공식품에 의존하고 있으며 과일과 야채의 섭취는 점차적으로 감소하고 있고 이러한 식습관으로 인해 우리 몸에서 필요로 하는 영양소와 식이섬유의 섭취는 점점 더 어려워지고 있다.

수용성 식이섬유의 콜레스테롤 저하 기능은 이미 수 차례 전문가 저널에서 보고 되었다. 표 13은 2000년도부터 2007년까지 수용성 식이섬유의 콜레스테롤 저하작용에 대해 실시된 임상실험들의 데이터를 보여 주고 있다. 표에서 소개하고 잇는 임상실험은 PubMed에서  "Fiber(섬유소)" 와 "cholesterol (콜레스테롤)"을 키워드로 검색하였을 때 검색된 임상실험들 중에서 사람을 대상으로 실시된 것으로 제한하였다. 정보가 없는 일부 항목들은 빈 칸으로 남겨 두었다.

기전 2  : 음식물을 통해 섭취된 콜레스테롤의 체내 흡수 저해

콜레스테롤 수치를 낮추는 기전은 또한 섭취한 콜레스테롤이 소화되는 과정에서 흡수되는 것을 차단하는 방법이 있다. 이 방법은 외부로부터 섭취한 콜레스테롤을 차단하는 유일한 방법이기 때문에 이 부분에 대해서는 연구기관이나 식품제조사들을 포함하여 다양한 분야에서 광범위하게 연구가 수행되었다. 이 기전에서 중요한 역할을 하는 것은 식물에서 유래되는 식물스테롤 (phytosterol)이다.

식물스테롤은 식물에 존재하는 생분자로서, 식물스테롤이라는 용어는 고대 그리스어 중에서  식물(plant)을 의미하는 "photon"과 콜레스테롤에 알코올이 부착되어 있는  cyclopentanophenantrine 고리형 화학적 구조를 지칭하는 "sterol"에서 유래되었다. 이러한 구조적 특성 때문에 이들은 식물성 콜레스테롤로도 알려져 있다.

식물스테롤은 식물 자체 내에서는 다양한 기능에 관여하나, 우리가 주목하는 가장 중요한 것은 바로 동물성 콜레스테롤과 그 화학적 구조가 유사하다는 점이다. 식물스테롤은 주로 식물성 오일에 함유되어 있으며 지질에 녹는 지용성을 띤다.

식물스테롤은 두 가지 타입으로 분류되는데, 스테롤(sterol)과 스테놀(stanol)이 그것이다.  이 두 가지 형태는 이중 탄소-탄소 결합 유무에 따라 구분된다. 가장 일반적인 식물스테롤에는 시토스테롤(sitosterol), 캄페스테롤(campesterol), 스티그마스테롤(stigmasterol)이 있다. 표 14는 우리가 지주 먹는 식품에 함유된 식물스테롤의 함량을 보여 주고 있다.

식물스테롤이 콜레스테롤을 낮추는데 영향을 준다는 사실은 수 십년 전 양계장 사료에 대두 식물스테롤이 첨가되었을 때 혈중 콜레스테롤 수치가 감소한다는 사실을 확인하면서 처음으로 밝혀졌다.  그 이후 식물스테롤이 콜레스테롤을 낮추는 기전을 확인하기 위해 많은 연구들이 수행되었고 바로 콜레스테롤이 장관을 통해 흡수되는 것을 방해하는 것으로 밝혀졌다. 장관 내에는 두 가지 콜레스테롤 소스가 있는데 하나가 음식이며 다른 하나는 담즙산이다. 담즙을 통해서 일일 1,000 mg의 콜레스테롤이 장내로 유입되면 식사로는 보통 일일 약 300 mg의 콜레스테롤을 섭취하게 된다. 실험용 식사를 제공받은 사람들을 대상으로 확인한 결과 섭취한 콜레스테롤의 55%는 장에서 혈류로 흡수되는 것으로 나타났다.

콜레스테롤은 지용성으로 거의 물에 녹지 않으므로 소장을 통한 콜레스테롤의 수송은 교질입자(micelles)를 통해 일어난다. 교질입자는 지방산과 인지질로 이루어진 구형의 입자로 내부는 소수성을 띄는 반면 외부는 친수성을 띄고 있어 수분이 많은 장내 환경에서 콜레스테롤과 같이 지용성 입자를 운반할 수 있게 된다.

콜레스테롤을 포함한 교질입자는 장 내부를 따라 이동하다가 미세융모에 이르러 점막을 통해 흡수된다. 콜레스테롤이 미세융모로 구성된 점막을 통해 흡수되는 이론에는 몇 가지가 있다. 가장 오래된 가설은 콜레스테롤의 흡수가 에너지 독립적 수동확산에 의해서 일어난다는 것인데, 이는 미셀형테의 콜레스테롤과 유리 콜레스테롤의 농도를 균등하게 유지하는 것을 의미한다. 이 이론에 의하면 콜레스토롤은 농도 차이와 같은 물리적 현상에 의해 세포내외로 자유롭게 이동하게 된다. 이 이론에서 콜레스테롤의 흡수는 ATP-binding cassette 운반체에 의해 조절되는데, 콜레스테롤이 너무 많이 흡수되면 콜레스테롤은 다시 장관 내로 역수송되어 콜레스테롤의 흡수와 균형이 유지된다.

콜레스테롤의 흡수의 두 번째 이론은 수송 단백질에 의해 매개되는 이론이다. 이 수송단백질이 콜레스테롤 분자를 인식하는 구조를 갖고 있어 콜레스테롤의 수용체로 작용한다는 것이다. 콜레스테롤은 장세포로 흡수된 후 HDL, LDL과 같은 지단백 형태로 변환되고 혈류로 운반된다.

그렇다면 식물스테롤은 어떻게 혈중 콜레스테롤 수치를 떨어뜨리는 것일까? 식물스테롤을 고용량으로 적용하면 소화관 내에서 동물성 콜레스테롤의 흡수가 30 ! 50 % 까지 차단되는데, 식물스테롤의 화학적 구조가 콜레스테롤과 유사하다는 것이 이 기전의 핵심이다. 구조의 유사성으로 인해 식물스테롤은 위에 언급된 콜레스테롤 흡수 과정에서 인체를 속이고 동물성 지방에 함유된 콜레스테롤로 인식이 된다. 또한 콜레스테롤 대신 식물스테롤을 이용하여 미셀이 만들어지는 과정은 에너지 소비측면에서도 더 효율적이기까지 하다. 결과적으로 인체는 콜레스테롤 미셀을 구성할 때 에너지가 덜 소모되는 식물스테롤을 더 많이 함유하게 된다. 결국 콜레스테롤은 장관 내에 남게 되고 실제로 흡수가 일어나는 장소인 미세융모 막에는 도달하지 못한 채 배설된다.

이 기전들은 식이를 통한 콜레스테롤 저하를 가능케 했다. 고대 시대에는 대부분 자연에서 수확된 식물성 식품들을 주식으로 했던 식습관으로 인해 식물스테롤의 섭취량이 높았다.

식물스테롤의 콜레스테롤 저하 기능이 발견되면서, 이에 대한 많은 연구들이 수행되었다. 표15는 2000년에서 2007년까지 식물스테롤을 이용하여 콜레스테롤 저하기전에 대해 수행된 연구목록을 보여 주고 있다. 이 표는 PubMed에서  "식물스테롤(phytosterol)"과 "콜레스테롤(cholesterol)"로 검색한 결과 중에서도 사람을 대상으로 실시된 연구들만 모은 것이다. 이 표에서 스테롤 또는 스테놀만 사용한 경우와 두 가지 모두를 사용한 경우에 대해서는 별도로 언급하지 않았다. 일부 연구는 식물스테롤의 용량을 달리하기도 했다. PubMed를 통해 검색된 내용을 기준으로 하였기 때문에 정보가 없는 것을은 빈 칸으로 남겨 두었다.

​

표 15의 결돠들은 식물스테롤의 콜레스테롤 저하효과를 분명하게 보여주고 있다. 비록 실험에 사용한 식물스테롤의 양과 연구기간이 일정하지 않은 점이 있지만 몇 주 내로 총콜레스테롤과 LDL콜레스테롤이 5 ~ 12 % 낮아졌다. 이 연구들을 바탕으로 FDA는 최소 일일 1.3 g의 식물스테롤 섭취가 건강에 도움을 준다는 표시를 허용했다.

​

기전 3  간에서의 콜레스테롤 생합성 저해

​

콜레스테롤은 다양한 경로를 통해 만들어진다. 이 중에서도 가장 많은 부분을 차지하는 것이 인체 스스로 합성해 내는 것이다. 체내 전체 콜레스테롤의 약 75%가 체내에서 자체적으로 합성된다. 간은 그 콜레스테롤을 합성하는 기관이다. 콜레스테롤 합성의 가지아 중요한 단계는 HMG-CoA (3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA )를 콜레스테롤 합성의 중간물질인 메발로네이트 (mevalonate)로 전환시키는 것이다.

​

이 단계에서는 HMG-CoA 환원효소로 불리는 효소가 중요한 작용을 한다.  이런 종류의 효소는 소위 열쇠-자물쇠 이론이라 불리는 기전으로 사용하는데 그들은 효소 내부에 움푹 패인 구조인 활성부위를 갖고 있으며 이 부위에 효소의 작용을 받는 물질인 기질이 결합하게 되면 기질은 효소에 의해 목표물질로 변환되는 것이다. 이 경우에는 HMG-CoA가 기질이 되며, 메발로네이트가 목표 물질이 된다. 이 기전을 이용하면 효소를 저해함으로써 목표물질의 생성을 차단할 수 있다. 이 방법은 통상적으로 기질과 유사한 구조를 갖고 있는 화학물질을 이용하여 이뤄졌다. 이 물질은 효소의 활성부위에 결합하여 효소 활성물질을 차단함으로써 효소가 기질을 목표물질로 전환시키지 못하도록 하는 것이다. 이의 대표적인 물질이 바로 스타틴 제제이다.

​

그러나 HMG-CoA 환원효소의 저해는 폴리코사놀이라는 천연물질에 의해서도 가능하다. 폴리코사놀은 사탕수수에서 추출한 알코올 혼합물을 대표한다. 폴리코사놀이 콜레스테롤 수치를 낮추는 가능에 대한 연구는 특히 쿠바에서 여러 인종을 대항으로 집중적으로 이루어졌다. 폴리코사놀은 혈장 지질수치를 개선시킬 뿐만 아니라 LDL 산화를 낮추고 혈소판 응집과 평활근 증식을 감소시킨 반면 심혈관 질환의 통증은 경감시킨 것으로 확인되었다. 부작용은 확인되지 않았다. 폴리코사놀의 성분은 여러가지로 구성될 수 있으나 주로 옥타코사놀로 이루어져 있다. 폴리코사놀이 콜레스테롤 합성을 저해하는 기전은 HMG-CoA 환원효소를 저해하는 스타틴 체제와 유사하나 약간의 차이는 있다.   

폴리코사놀의 콜레스테롤 저하효과에 대해서는 많은 연구가 수행되었다. 표.16은 2007년 5월까지 폴리코사놀을 단독으로 이용한 연구들을 보여 주고 있다. 이 연구 목록들은 PubMed에서 "폴리코사놀(polycosanol)"과 "인체를 대상으로 한 실험 (clinical trial in humans)"를 키워드로 검색한 자료들로 제한하였다. 일부 연구는 폴리코사놀의 양을 달리하기도 했으나, 표에서는 가장 적절한 양으로 수행된 연구만을 선정하여 보여주고 있다. 역시 PubMed 검색결과를 바탕으로 하고 있으므로 정보가 제공되지 않은 항목은 빈칸으로 남겨 두었다.

폴리코사놀이 스타틴 제제가 콜레스테롤 합성에 미치는 영향과 동일한 기전을 사용하고 있기 때문에 스타틴 제제와 마찬가지로 인체에 미치는 부작용을 우려하는 사람도 있을 것이다. 그러나 폴리코사놀을 대상으로 수행된 모든 실험에서 간수치의 변화는 확인되지 않았다. 이는 폴리코사놀이 스타틴 제제와는 달라 체내에서 제거되기 위해 간에서 분해되는 과정이 일어나지 않기 때문으로 생각된다. 스타틴 제제의 독성은 간의 작용을 방해하는 기전 때문에 일어나는 것이 아니라 간에 의해 일어나는 분해과정 중에서 생성된 중간대사물질이 원인이다.

​

이미 시장에서는 폴리코사놀 제품이 유통되기 시작했으나 이 중에는 값싼 쌀겨 추출물을 이용한 제품도 있다. 그러나 일부 연구에서 쌀겨에서 추출한 폴리코사놀의 경우 콜레스테롤을 낮추는 효과가 그리 크지 않거나 거의 없는 것이 확인되었다.

​

기전 4 : 콜레스테롤의 분해 촉진

​

콜레스테롤은 체내에서 많은 중요한 작용들을 한다.  2.3.1 장에서 언급한 바와 같이 콜레스테롤은 담즙산을 만드는데 사용된다. 다른 많은 생체분자와 마찬가지로 인체는 콜레스테롤로부터 담즙산을 만들어내가 위해 일련의 효소들을 사용하며 그 중 하나가 바로 7α-hydroxycholesterol로 전환되며 콜릭산이 담즙의 주요 형태가 된다. 최근 연구를 통하여  7α-hydroxyase 를 활성화시키는 신물질이 발견되었다. 바로 국화꽃 추출물이 그것인데, 이 물질은  7α-hydroxyase를 활성화시켜 콜레스테롤이  7α-hydroxy-cholesterol로 전환되는 것을 촉진시킴으로써 체내 콜레스테롤을 제거한다. 이 과정을 통해 좀 더 많은 담즙산이 만들어지고 합성된 담즙산은 장관 내에서 수용성 식이섬유에 의해 흡착되어 체외로 배출된다.

국화꽃 추출물과 수용성 식이섬유에 의한 두 가지 기전이 시너지 효과를 발휘하여 콜레스테롤 숫자를 효과적으로 낮출 수 있게 되는데 이 기전의 발견은 네덜란드에서 이루어졌다. 이 기전을 발견한 연구진들은 체외 실험 (in-vitro) 을 통해 효과를 증명하였으며 아직까지 사람을 대상으로 한 연구는 시도되지 않았다. 또한 기술ㄹ보호를 위해 미국특허를 출원했다. (특허번호 6,933,291)

일부 사람들, 특히 미국 내에서 국화꽃을 섭취한다는 것이 낯설게 느껴질 수 있으나 국화는 이미 아시아에서 차 형태로 흔하게 이용되어 왔으며 면역능력을 높이고 눈건강에 좋은 것으로 널리 알려져 있다.

이 네 번째 기전은 가장 최근에 발견된 기전으로 가존의 3가지 다른 기전들과 함께 응용될 경우 강력한 시너지 효과를 기대할 수 있다.

오늘날 콜레스테롤을 낮추는 기능성 식품이나 약물은 무수히 많다. 그러나 이들의 대다수가 한 가지 가전에만 의존하고 있다. 만약 보조식품들이 이러한 단일 요법으로만 이루어져 있다면 그 효과는 약물제제에 비하여 떨어질 것이며 일반적으로 임상실험 역시 수행되지 않았기 때문에 의사들은 환자들에게 약물의 지질 저하제를 권할 것이다. 그러나 이 네 가지 기전을 모두 이용하고 있으며 임상실험을 통해 효과가 증명된 경우라면 이야기는 얼마든지 달라질 수 있다.