최종당화산물(Advanced glycation end products (AGEs))

이 글은 당화(Glycation)의 생화학적 구조와 합성 과정 등에 대한 학술적인 측면만을 상세하게 다루는 것이 목적이 아니라, 우리의 일상적 건강에 미치는 구체적인 영향들을 살펴보기 위한 일련의 나의 고찰이다. 항상 그러하듯 이런 연구 결과들을 찾아 정리하고 고찰하는 것은 그 누구보다도 나 자신을 위한 것이며, 제대로 된 이해를 위해 나름껏 최대한 조사하고 고민해  보았다. 나의 개인적인 만족에 그치지 않고, 나아가 필요한 사람들이 혹시 있다면 참고할 수 있도록 글로 남긴다.

 

참조자료와 그 링크를 남겨두니, 관심있는 사람들은 직접 더 자세히 읽어보기를 권한다. 정보는 주관적이다. 나에게 필요해지는 바로 그 순간에야 비로소 그 정보는 그 어떤 것보다 소중하고 귀한 것이 되는 것이다. 나에게는 지금이 그 타이밍이라 자세히 정리해 보았다.

21세기 최고의 화두 중 하나가 "당(sugar)"이 아닐까?

 

 

당화의 분류

당화에 대한 혼동을 방지하고 이해를 돕기 위해  당화를 분류하는 두 기준을 먼저 살펴보자.

효소의 관여 여부에 따른 분류

1. 비효소적 당화

이는 포도당과 과당과 같은 환원당이 단백질의 아미노산이나 지질, 핵산과 공유결합을 형성하는 과정으로, 효소의 도움 없이 일어나므로 비효소적 당화라 한다. 대부분 단백질이 당과 결합해 변형되는 것을 지칭하며 이런 반응을  마이야르(Maillard)반응이라 부른다.

 

사실 당화(glycation)라는 과정은 정상적인 대사과정에서도 자연스럽게 일어나기는 하나, 문제는 아주 오랫동안 지속적으로, 그리고 과도하게 일어나면  결국은 인체에 돌이킬 수 없는 해를 끼치는 최종당화산물(Advanced glycation end products (AGEs))이라는 복잡한 분자화합물을 만들어 내게 된다. 본 글의 대상은 첫번째 비효소적 당화이다

2. 효소적 당화

특정 효소가 관여해, 당분을 단백질 또는 지질과 반응시켜 다양한 생체 화합물을 생성하는 과정으로, 식품 소화,  체내 에너지 공급, 대사 조절, 에너지 생산 및 세포 기능 관여 등 생물학적 과정에서 필수 적인 역할을 한다. 예를 들어, 인체에서 가장 중요한 효소적 당화 과정 중 하나로 글리코겐 합성(glycogenesis)을 들 수 있다. 이는  당분과 단백질 사이의 반응을 통해 글리코겐(glycogen)이라는 형태의 당분을 합성하는 과정을 말한다.

 

생성장소에 따른 분류

1. 내인성 AGEs

우리 신체 내부에서 그 원인을 찾는 경우, 즉 정상적인 노화 진행에 따른 생리적 대사 조건하에서 생성 및 축적된 것이거나, 염증 반응과 만성 대사 장애 등이 대부분 그 원인인 경우이다. AGEs는 유기체 내에 대량으로 축적되어 인슐린 저항성 증후군을 유발하고 대사 장애 및 질병을 일으키는 환경요인들을 야기시켜 비만, 당뇨병 및 당뇨 합병증 등을 유도한다는 측면에서 일부 학자들은 AGEs를 가리켜 “공통토양”이라고 지정하는 이론[1]을 발표하기도 했다. 

 

죽상동맥경화를 비롯한 대혈관 질환 등은 그 발병원인을 보면 공통적인 유전적, 환경적, 병리학적 원인을 갖고 있는 것으로 관찰되는데, 혈압, 포도당 불내증, 고인슐린혈증, 고지혈증 등을 포함하는 인슐린 저항성(IR) 증후군과 비만이 그것이며, 이러한 이유로 이들을  “공통 토양”이라고 부르는 학자들도 있다. 물론 여기서  AGEs는 그 중요 원인 제공자 중 하나이다.

 

위와 같은 과다한 체내 당분으로 야기되는 각종 질병과 함께 산화스트레스, 염증 반응 등도 내인성 원인으로 작용할 수 있다.

2. 외인성 AGEs

주로 식단, 식품에서 대부분 유래하며, 고온 조리(구이, 튀김, 베이킹, 전자레인지에서 음식 가열)등 마이야르 반응이 대표적 식품 유래 최종당화산물이다. 그 외 담배 연기의 노르니코틴이 비정상적인 단백질 당화를 ​​유발시키는 경우, 자외선 및 대기 오염 등이 원인이 되기도 한다.

 

왜 당화에 관심을 기울여야하는가?

본 글은 당화가 오랜기간 심각하게 진행된 결과의 산물인 최종당화산물(AGEs)를 다룬다. 일반적으로 AGEs를 논할때 흔히 마이야르 반응을 떠올린다.  1912년 프랑스 화학자 Maillard가 처음 제안한 것으로, 스테이크를 구울 때 향미를 돋구는 갈색 물질을 이르는 이 반응은 AGEs가 형성되는 가장 주요한 경로이기는 하나 그 외에도 다양한 생성 경로가 있다.  이는 다음 글에서 자세히 살펴보겠다.

 

AGEs가 체내에 축척되면 당뇨병, 심혈관 질환, 백내장, 알츠하이머 및 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질병을 일으키거나 또는 이 질병들을 더욱 악화시키고 산화 스트레스를 증가시키며 염증을 만성화하며 필연적으로 노화를 가속화시키는 것으로 알려져 있다. 그래서 당독소라는 별명을 갖게 되기도 했다.

 

AGEs는 피부에도 악영향을 끼치기도 하는데, AGEs는 인체에서 생성된 후 축적되어 유전자의 발현을 조절하고, 단백질 구조를 파괴시키며, 그 수용체인 RAGE(Receptor for AGE)에 결합하여, 세포사멸 및 분화에 영향을 미쳐 피부 조직을 파괴하는 것으로 나타났다. 여러 광범위한 연구에 따르면, AGE는 피부의 균형에 심각한 영향을 끼치며, 당뇨병성 피부궤양, 감염, 치유가 지연되는 상처와 같은 만성대사질병의 피부합병증에 대한 병리학적 원인으로 밝혀졌다. 현대를 살아가는 사람들에게 피부관련 문제가 증가한 것 역시 같은 맥락이라 볼 수 있다. 이러한 결과로 피부노화에 아주 커다란 영향을 끼친다는 것은 잘 알려져있다.

 

이어지는 다음글에서 AGEs의 구체적인 3가지 생성경로를 알아본다.

 

참고자료

[1] Advanced Glycation End Products: Building on the Concept of the “Common Soil” in Metabolic Disease

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7188081/