아라키돈산

아라키돈산()은 20:4 ω-6 또는 20:4(5,8,11,14)로 표기되는 다불포화 지방산 및 오메가-6 지방산이다. 아라키돈산은 쿠푸아수 버터에서 발견되는 포화 지방산인 아라키드산과 구조적으로 관련되어 있다.
화학.
화학 구조에서 아라키돈산은 20개의 탄소로 구성된 사슬에 4개의 시스 이중 결합을 가지고 있는 카복실산으로 첫 번째 이중 결합이 오메가 말단에서부터 6번째 탄소에 위치한다.
일부 화학 문헌은 일부 에이코사테트라엔산을 지정하기 위해 아라키돈산을 정의한다. 그러나, 생물학, 의학, 영양학의 거의 모든 문헌들은 아라키돈산을 올-시스-5,8,11,14-에이코사테트라엔산으로 제한해서 정의한다.
생물학.
아라키돈산은 신체를 구성하는 세포의 세포막에 있는 인지질(특히, 포스파티딜에탄올아민, 포스파티딜콜린, 포스파티딜이노시톨)에 존재하는 다불포화 지방산이며, 뇌, 근육 및 간에 풍부하다. 골격근은 특히 인지질의 지방산 함량 중 아라키돈산이 대략 10~20%를 차지하는 아라키돈산을 많이 보유하고 있는 조직이다.
PLC-γ, PLC-δ, PKC-α, PKC-β, PKC-γ와 같은 신호전달 효소의 조절에 관여하는 지질 2차 전달자로서 세포 신호전달에 관여하는 것 외에, 아라키돈산은 주요 염증성 중간생성물이며, 또한 혈관확장제로 작용할 수도 있다.
조건부 필수 지방산.
아라키돈산은 필수 지방산이 아니다. 그러나 리놀레산이 부족하거나 리놀레산을 아라키돈산으로 전환할 수 없는 경우에는 아라키돈산을 필요로 하게 된다. 일부 포유류는 리놀레산을 아라키돈산으로 전환시키는 능력이 부족하거나 능력이 매우 제한되어 있어 먹이를 섭취할 때 필수적인 부분이 된다. 아라키돈산은 일반적인 식물에서 거의 또는 전혀 발견되지 않기 때문에 이에 해당하는 동물들은 육식동물이다. 고양이들은 필수 지방산을 불포화시키는 능력이 결여되어 있다. 아라키돈산의 상업적인 공급원은 균류인 모르티엘레라 알피나("Mortierella alpina")이다.
사람에서 합성 및 캐스케이드.
아라키돈산은 지방산을 분해하는 효소인 포스포라이페이스 A2(PLA2)에 의해 인지질 분자로부터 유리되지만, 다이아실글리세롤 라이페이스에 의해 다이아실글리세롤로부터 생성될 수도 있다.
신호전달 목적으로 생성된 아라키돈산은 세포질 포스포라이페이스 A2(cPLA2, 85 kDa)의 작용에 의해 유도되는 반면, 염증성 아라키돈산은 저분자량 분비 포스포라이페이스 A2(sPLA2, 14~18 kDa)의 작용에 의해 생성된다.
아라키돈산은 생물학적 및 임상적으로 중요한 에이코사노이드 및 이들 에이코사노이드의 대사산물들의 전구체이다.
신체에서 아라키돈산의 유도체들의 생성과 그 작용을 통칭하여 아라키돈산 캐스케이드라고 한다.
포스포라이페이스 A2의 활성화.
포스포라이페이스 A2는 다음과 같은 수용체에 대한 리간드 결합에 의해 활성화된다.
더욱이, 세포 내 칼슘을 증가시키는 모든 물질은 어떤 형태의 포스포라이페이스 A2의 활성화를 유발할 수 있다.
포스포라이페이스 C의 활성화.
대안적으로 포스포라이페이스 C가 이노시톨 삼중인산을 절단하여 다이아실글리세롤을 생성한 다음에 인지질로부터 아라키돈산이 분해될 수 있으며, 이어서 다이아실글리세롤 라이페이스에 의해 절단되어 아라키돈산을 생성한다.
이 경로를 활성화시키는 수용체들은 다음과 같다.
포스포라이페이스 C는 또한 MAP 키네이스에 의해 활성화될 수 있다. 이 경로의 활성화제는 혈소판 유래 생장인자(PDGF)와 섬유아세포 생장인자(FGF)를 포함한다.
신체에서.
근육 생장.
아라키돈산은 운동 중 및 운동 후에 프로스타글란딘인 프로스타글란딘 F2α로의 전환을 통해 골격근 조직의 복구 및 생장을 촉진한다. 프로스타글란딘 F2α는 류신, β-하이드록시 β-메틸뷰티르산 및 포스파티드산과 유사하게 Akt/mTOR 경로를 통해 신호전달을 하여 근육 단백질의 합성을 촉진한다.
뇌.
아라키돈산은 뇌에 가장 풍부한 지방산들 중 하나이며, 도코사헥사엔산(DHA)과 비슷한 양으로 존재한다. 아라키돈산과 도코사헥사엔산은 뇌의 지방산 함량의 약 20%를 차지한다. 도코사헥사엔산과 마찬가지로, 신경계의 건강은 충분한 수준의 아라키돈산에 의존하고 있다. 무엇보다도 아라키돈산은 해마의 세포막 유동성을 유지하는데 도움을 준다. 또한 아라키돈산은 퍼옥시좀 증식체 활성화 수용체 감마(PPAR-γ)를 활성화하여 산화적 스트레스로부터 뇌를 보호하는 데 도움을 준다. 아라키돈산은 또한 뉴런의 생장 및 복구에 관여하는 단백질인 신택신-3를 활성화시킨다.
아라키돈산은 또한 초기 신경 발생에 관여한다. 한 연구에서 17주 동안 아라키돈산 보충제를 투여받은 영아(18개월)는 정신 발달 지수에 의해 측정된 바와 같이 지능이 상당히 개선되었음을 보여주었다. 이러한 효과는 아라키돈산과 도코사헥사엔산을 동시에 보충함으로써 더욱 강화된다.
어른의 경우 아라키돈산의 대사 이상은 알츠하이머병과 양극성 장애와 같은 신경정신적 질환과 관련이 있다. 이러한 조건에서 아라키돈산은 다른 생체활성 분자로 전환(아라키돈산 효소 캐스케이드에서의 과발현 또는 이상)시키는 데 상당한 변화가 있다는 증거가 있다.
알츠하이머병.
아라키돈산과 알츠하이머병의 발병에 대한 어떤 연구는 아라키돈산과 그 대사산물이 알츠하이머병의 발병과 관련이 있음을 시사하는 반면, 다른 연구는 알츠하이머병의 초기 단계에서 아라키돈산의 보충이 증상을 줄이고 질병의 진행을 늦추는 데 효과적일 수 있다고 제안하는 등 혼합된 결과를 보여주었다. 알츠하이머병 환자를 위한 아라키돈산 보충에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 또 다른 연구는 대기 오염이 염증의 원인이고, 아라키돈산의 대사산물은 염증을 촉진시켜 세포 손상의 신호를 면역계로 전달한다고 지적했다.
보디빌딩 보충제.
아라키돈산은 다양한 제품에서 동화성 보디빌딩 보충제로 판매된다. 아라키돈산의 보충(8주 동안 1,500 mg/일)은 경험이 많은 단련된 남성에서 제지방체중, 체력, 힘을 증가시키는 것으로 나타났다. 이는 탬파 대학교의 위약 대조 실험에서 입증되었다. 30명의 남성(20.4 ± 2.1세)은 아라키돈산 또는 위약을 8주간 복용하면서, 통제된 저항 훈련 프로그램에 참가했다. 8주 후에 아라키돈산을 복용한 그룹(1.62 kg 증가)이 위약을 복용한 그룹(0.09 kg 증가)에 비해 제지방체중이 현저하게 더 증가(p&lt;0.05)하였다. 근육 두께의 변화도 위약군(0.25 cm 증가)보다 아라키돈산군(0.47 cm 증가)에서 더 컸다(p&lt;0.05). 무산소 일률도 위약군(738.75 → 766.51 W)에 비해 아라키돈산군(723.01 → 800.66 W)에서 더 크게 증가했다. 마지막으로 전체 힘의 변화는 위약군(75.78 lbs.)에 비해 아라키돈산군(109.92 lbs.)에서 유의미하게 더 컸다. 이러한 결과는 아라키돈산의 보충이 저항 훈련된 남성에서 근력 및 골격근 비대에 적응을 긍정적으로 증강시킬 수 있음을 시사한다.
50일 동안 아라키돈산 1,000 mg/일의 효과를 조사한 초기 임상 연구에서 운동 중인 남성에서 무산소 운동 용량 및 운동 기능을 향상시키는 보충제로 발견되었다. 이러한 연구 동안, 윈게이트(Wingate) 상대 피크 파워에서 상당한 그룹-시간 상호작용의 효과가 관찰되었다(AA: 1.2 ± 0.5; P: -0.2 ± 0.2 W•kg-1, p=0.015). 통계자료는 벤치 프레스 1RM (AA: 11.0 ± 6.2; P: 8.0 ± 8.0 kg, p=0.20), 윈게이트 평균 파워(AA:37.9 ± 10.0; P: 17.0 ± 24.0 W, p=0.16) 및 윈게이트 전체 일(AA: 1292 ± 1206; P: 510 ± 1249 J, p=0.087)에서도 나타났다. 저항 훈련 중 아라키돈산의 보충은 다른 성능 관련 변수가 중요도에 근접하면서 상대 피크 전력의 상당한 증가를 촉진했다. 이러한 발견들은 아라키돈산을 근육의 힘과 사이즈, 그리고 파워 능력을 향상시키는 물질로 사용하는 것을 지지한다.
식이 아라키돈산 및 염증.
아라키돈산의 섭취 증가는 지질 과산화 생성물이 혼합되지 않는 한 정상적인 대사 조건에서는 염증을 일으키지 않는다. 아라키돈산은 염증 반응 동안 및 염증 반응 후에 각각 전염증성 및 항염증성 에이코사노이드로 대사된다. 아라키돈산은 또한 생장을 촉진하기 위해 신체 활동 중 및 신체 활동 후에 염증성 및 항염증성 에이코사노이드로 대사된다. 그러나 외인성 독소 및 과도한 운동으로 인한 만성 염증은 운동으로 인한 급성 염증 및 조직의 미세한 상처의 회복 및 생장을 촉진하기 위한 염증 반응과 혼동하지 말아야 한다. 그러나 증거들은 서로 엇갈린다. 건강한 사람에게 하루에 840 mg과 2,000 mg을 50일 동안 투여한 일부 연구에서는 염증이나 관련대사 활동이 증가하지 않는 것으로 나타났다. 그러나 다른 연구들은 아라키돈산의 수치가 증가하면 실제로 전염증성 인터루킨-6 및 인터루킨-1 수치가 감소하고 항염증성 종양괴사인자-β와 관련이 있다는 것을 보여준다. 이것은 전신의 염증을 감소시킬 수 있다.
아라키돈산은 부상 및 많은 질병 상태와 관련된 염증에서 중심적인 역할을 한다. 신체에서 대사되는 방식은 염증 또는 항염증 활성을 나타낸다. 관절 통증이나 활동성 염증성 질환을 앓고 있는 사람은 아라키돈산의 섭취 증가가 증상을 악화시킨다는 것을 알 수 있는데, 이는 아마도 염증성 화합물로 보다 쉽게 전환되기 때문이다. 마찬가지로 염증성 병력이 있거나 건강이 손상된 사람에게는 아라키돈산의 많은 섭취가 권장되지 않는다. 아라키돈산의 보충은 건강한 사람에게 전염증 효과가 없는 것으로 보이지만, 오메가-3 지방산 보충제의 항염증 효과에 대항할 수도 있다.
아라키돈산 보충이 건강에 미치는 효과.
50일 동안 매일 1,000~1,500 mg의 아라키돈산의 섭취는 몇몇 임상 연구에서 잘 용인되어 왔으며, 심각한 부작용은 보고되지 않았다. 신장 및 간 기능, 혈장 지질, 면역, 혈소판 응집을 포함한 모든 일반적인 건강 지표는 이러한 용량과 사용기간에 영향을 받지 않는 것으로 보인다. 또한, 근육 조직에서 더 높은 농도의 아라키돈산은 인슐린 민감도 개선과 상관관계가 있을 수 있다. 건강한 성인의 식단에서 아라키돈산의 보충은 독성이나 심각한 안전상의 위험을 제공하지 않는 것으로 보인다.
활동량이 많지 않은 피험자를 대상으로 한 아라키돈산 보충에 대한 연구는 일일 최대 1,500 mg의 용량에서 염증성 마커의 변화를 발견하지 못했지만, 강도에 따른 훈련을 받은 피험자는 다르게 반응할 수 있다. 한 연구는 저항 운동과 병행하여 50일 동안 아라키돈산을 하루에 1,000 mg씩 보충하는 젊은 남성들의 염증(마커 인터루킨-6를 통한)이 현저하게 감소했다고 보고했다. 이것은 내성 훈련을 받는 동안 아라키돈산을 보충하면 실제로 전신 염증 조절이 개선될 수 있음을 시사한다.
심장 질환의 위험과 개별 지방산들 사이의 연관성을 찾고 있는 메타 분석은 오메가-6 지방산인 아라키돈산 뿐만 아니라 오메가-3 지방산들인 에이코사펜타엔산(EPA)와 도코사헥사엔산(DHA)의 높은 수치를 가진 사람에서 심장 질환의 위험이 현저하게 감소했다고 보고했다. 미국 심장협회의 과학적인 자문도 아라키돈산을 포함한 식이 오메가-6 지방산의 건강에 미치는 영향을 호의적으로 평가했다. 이 단체는 필수 지방산을 제한할 것을 권고하지 않는다. 실제로 이 논문은 아라키돈산을 포함한 오메가-6 지방산이 전체 칼로리의 5~10%를 차지하는 식단을 따를 것을 권고하고 있다. 이는 아라키돈산이 심장 질환의 위험 인자가 아니며, 최적의 물질대사를 유지하고, 심장 질환의 위험을 줄이는 데 역할을 할 수 있음을 시사한다. 따라서 건강을 최적의 상태로 유지하기 위해서 오메가-3 지방산과 오메가-6 지방산의 섭취 수준을 충분히 유지하는 것이 좋다.
아라키돈산은 발암물질이 아니며, 섭취량은 암의 발병 위험성과 관련이 없다는 연구 결과가 있다. 그러나 아라키돈산은 염증 및 세포 생장 과정에 필수불가결한 존재로, 암을 포함한 많은 종류의 질병과 관련이 있다. 따라서, 암, 염증 또는 다른 질병을 앓고 있는 환자에서 아라키돈산 보충의 안전성은 알려져 있지 않으며, 아라키돈산 보충이 권장되지 않는다.