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폴리아민(Polyamine)의 수명연장 비밀 10분 알기

폴리아민(Polyamine)은 2개 이상의 아미노 그룹(amino groups)을 포함하는 모든 생물체에 존재하는 중요한 유기 폴리카티오닉 알킬아민(Organic polycationic alkylamines)입니다.

제한된 식단으로 신체의 PAs 수준을 유지하면 심혈관 질환의 위험을 줄이고 수명을 연장시킵니다.  또한 건강한 세포 기능을 유지 하며 이로인해 여러 질병을 더 높은 수준으로 제어할 수 있습니다.

다만 높은 PA 농도는 노화, 인지 장애 및 암으로 고통받는 환자에게는 고통을 안겨주며, PA의 농도 수준은 인간의 연령에 따라 감소하며 이는 다양한 건강 장애와 관련이 있다는 것을 명심해야 합니다.

 

폴리아민(PAs)이란

폴리아민(PAs)은 이들은 일반적으로 2개 이상의 아민기(-NH2)를 갖는 알리파티크 화합물(aliphatic compounds)입니다. 또한 탈카르복실화(Decarboxylation of Amino Acids)에 의해 형성되며 세포 내에서 합성되고 세포막, 세포질, 핵에 분포합니다.

그리고 세포 분열, 세포 성장, 세포 분화, 세포사멸, 단백질 합성, 핵산 합성, 신경 전달, 면역 반응 등 다양한 생리적 과정에 관여합니다. 가장 흔한 PAs는 푸트레신(putrescine), 스페르미딘(spermidine), 스페르민(spermine)입니다.

효과 요약

  1. 자가포식을 유도하고 괴사를 억제하여 장수에  긍정적인 영향을 줍니다.
  2. 항노화 효과 및 수명 증가에 영향을 줍니다.다.
  3. 활성 산소 종의 형성과 관련된 노화 및 퇴행성 질환의 위험 감소에 기여할 수 있습니다.
  4. 뇌기능 향상 및 신경 보호 및 신경 분화에 중요한 역할을 합니다.
  5. 심혈관 질환 및 노화로 인한 심장 기능 저하에 효과가 있습니다.
  6. 암 예방 및 치료 효과를 증가 시킬 수 있습니다.
  7. 헌팅턴병 모델에서 신경보호 효과를 나타내는 것으로 관찰되었습니다.
  8. 알츠하이머병 및 파킨슨병에서 효과가 있는 것으로 나타 났습니다.

발견과 역사

  1. 1678년: PAs인 스페르미딘(spermidine), 스페르민(spermine)은 Antonie van Leeuwenhoek에 의해 인간정액에서 처음 발견되었습니다.
  2. 1888년: Ladenburg와 Abel이 “spermine”이라는 이름을 붙였습니다.
  3. 1924년: Rosenheim은 푸트레신, 스페르민(Spm)을 합성했으며, 연구의 초기 단계를 완료했습니다.
  4. 1938년: Zeller가 DAO(히스타미나제라고도 함)를 발견하였습니다.
  5. 1990년 ~ : 75,000개 이상의 연구 논문이 작성되었으며 활발하게 연구 되고 있습니다.

참고자료

구조와 기능

폴리아민(Polyamine) 화학식

PAs는 모두 양전하를 띠고 있으며, 이는 세포 내에서 음전하를 띠는 큰 분자와 상호 작용할 수 있음을 의미합니다. 또한 소수성과 친수성 모두를 가지고 있으며, 이를 통해 세포막을 통과할 수 있습니다.

화학구조

이들은 양전하가 있는 아미노기로 세포 내의 음전하를 띠는 큰 분자와 상호 작용할 수 있습니다. 이러한 상호 작용은 단백질의 구조와 활성을 변화시킬 수 있습니다. 또한 소수성과 친수성은 세포막을 통과할 수 있는데 이는 세포 내와 세포 간 이동할 수 있게 해 줍니다.

그리고 생합성 제어에 영향을 미칩며 이로인해 푸트레신은 스페르미딘과 스페르민보다 합성하기가 더 쉽습니다. 이것은 푸트레신의 더 간단한 화학적 구조 때문입니다. 대사를 제어하는 방식에도 영향을 미칩니다. 예를 들어, 스페르미딘과 스페르민은 푸트레신보다 더 쉽게 분해됩니다. 이것은 스페르미딘과 스페르민의 더 복잡한 화학적 구조 때문입니다.

천연 폴리아민(Natural polyamines)이란 무엇입니까?

  • 스페르미딘(트리아민)과 스페르민(테트라아민)이 있습니다. 이들은 푸트레신(디아민)과 카다베린(디아민)과 관련이 있습니다.
  • 스페르미딘은 세 개의 아미노 그룹을 가진 선형 구조를 갖고 있으며, 스페르민은 네 개의 아미노 그룹을 가진 보다 복잡한 구조를 가집니다.
  • 이들은 오르니틴 탈탄산화 효소(ODC)에 의해 조절되며, 포유류 뇌에서 높은 농도로 발견됩니다.

합성 폴리아민이(Synthetic polyamines)란 무엇입니까?

  • 에틸렌아민: 에틸렌(-CH2CH2- 결합)이 있으며, 계면활성제 제조 및 에폭시 수지의 가교제로 사용됩니다.
  • 에틸렌디아민: 이것은 첫 번째 구성원이며, EDTA의 전구체입니다.
  • 거대환 폴리아민: 1,4,7-트리아자사이클로노난((NHCH2CH2)3) 및 사이클렌((NHCH2CH2)4)과 같은 구조를 가지고 있습니다. 이들은 크라운 에테르와 유사한 구조를 가지고 있습니다.
  • 트리스(2-아미노에틸)아민: 분지형 폴리아민으로, 폴리에틸렌아민 공정의 부산물입니다.
  • 폴리에틸렌이민: 아지리딘에서 파생된 중합체로 구성됩니다.
  • 1,3,5-트리아진 및 N-치환 유사체: 메틸렌(-CH2) 연결을 가지며, 포름알데히드에서 파생됩니다.

폴리아민(Polyamine)의 화학적 구조입니다.

구조 관련 Q & A

1. 폴리아민은 아민인가요?

    • 맞습니다, PA는 두 개 이상의 아민기(-NH2)를 포함하는 화합물로, 이 특징 때문에 아민의 한 종류로 분류됩니다. 이들의 구조는 여러 개의 아민기를 가진 선형 또는 분지형 알킬 체인으로 이루어져 있으며, 이들은 생물학적으로 다양한 중요한 역할을 수행합니다. 예를 들어, 푸트레신, 스페르미딘, 스페르민 등이 대표적인 예로, 세포 성장과 분화, 유전자 조절, 신호 전달과 같은 중요한 생물학적 과정에서 핵심적인 역할을 합니다.

2. 폴리아민은 호르몬의 일종인가요 아님 상관관계가 있나요?

    • 식물의 생장과 스트레스 내성을 조절하는 데 중요한 역할을 하는 다방면의 화합물입니다. 식물 호르몬과 상호 작용하여 다양한 생리적 과정을 조절합니다.

3. 박테리아에서 폴리아민의 역할은 무엇입니까?

폴리아민(PAs)의 기능을 알아보아요!

다양한 기능을 통해 세포의 성장, 발달, 유전자 조절 및 면역 반응 등에 영향을 미치며, 생체 내에서 균형 있는 수준 유지가 건강 유지에 중요합니다.

1. 세포의 증식과 분화에 필수적입니다.

    • 빠르게 분열하는 세포와 재생 조직에서는 함량은 높습니다.
    • p53, 핵 인산염 단백질의 발현과 안정성을 제어하여 세포의 성장과 사멸에 영향을 미칩니다.
    • 이들의 고갈은 p53의 발현 증가와 세포 성장 억제와 연관됩니다.
    • 혈관 평활근 세포의 이동을 촉진하여 내피 손상 후 회복에 기여합니다.

2. 유전자 발현 및 조절에 관여합니다.

    • 핵산, 단백질, 막 인지질 등의 산성 부위에 결합하여 유전자 발현 활동과 조절에 기여합니다.
    • RNA와의 상호작용은 생리학적 Mg2+ 이온 존재 하에서도 나타납니다.
    • c-Jun 및 c-Myc 등의 유전자 전사 조절과 AdoMetDC, AZ, SSAT 등의 번역 조절에 관여합니다.

3. 주요 신체 요소의 전사, 번역 및 번역 후 변형에 영향을 미침니다.

    • RNA와의 상호작용을 통해 개시 복합체 형성, 리보솜 구조 변화, 프레임 이동 등을 촉진합니다.
    • 단백질의 분해 및 처리에 영향을 미칩니다.
    • 하이푸신화 과정은 세포의 성장, 분화, 사멸 및 스트레스 반응과 같은 다양한 생물학적 과정에 관여하는 하이푸신을 형성합니다.
    • mRNA의 번역에 중요한 역할을 합니다.

4. 이온 채널의 기능을 조절합니다.

    • 내부 정류기 칼륨(Kir) 채널과 TRPC 채널, Connexin 등의 기능에 영향을 미칩니다.
    • 이들 채널을 통해 세포의 전기적 활동과 신호 전달에 영향을 줍니다.

5. 면역 반응 특히 자가면역질환에서 높은 농도로 관찰됩니다.

    • 이는 RNA, DNA와의 상호작용 및 단일 가닥 또는 이중 가닥 DNA 형성과 관련됩니다.

6. 트랜스글루타미나제(TGases)의 활성을 조절합니다.

    • TGase는 세포 기능에 여러 방면으로 영향을 미치며, TGase를 통한 단백질의 번역 후 변형에 관여합니다.

폴리아민(PAs)의 예(종류)

푸트레신(Putrescine, PUT), 스페르민(Spermine, SPE), 그리고 스페르미딘(Spermidine, SPD)이 대표적이며 모든 생명체에서 발견되는 중요한 유기 다가양이온성 알킬아민입니다. 이들은 주로 L-오르니틴으로부터 합성되거나 아미노산의 탈카르복실화에 의해 생산됩니다.

또한 이들은 식물의 생장과 스트레스 내성을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 화합물의 활성을 조절함으로써 식물의 생장과 스트레스 내성을 개선할 수 있습니다. 푸트레신, 스페르민, 스페르미딘을 표적으로 하는 새로운 생육 조절제와 스트레스 내성 증진제를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있습니다.

  1. 푸트레신(Putrescine, PUT)
    • 푸트레신은 두 개의 아민기를 가진 가장 간단한 구조입니다.
    • 주로 아르기닌이나 L-오르니틴에서 탈카르복실화를 통해 합성됩니다.
    • 세포 분열, 단백질 합성, 호르몬 합성 등 다양한 생리적 과정에 관여합니다.
  2. 스페르민(Spermine, SPE)
    • 스페르민은 네 개의 아민기를 가지고 있으며, 가장 복잡한 구조를 가집니다.
    • 푸트레신과 아미노프로필아민이 결합하여 생성됩니다.
    • 세포 내의 DNA 및 RNA 안정화, 항산화 작용 등에 기여합니다.
  3. 스페르미딘(Spermidine, SPD)
    • 스페르미딘은 세 개의 아민기를 가지고 있으며, 푸트레신에서 시작되는 합성 경로를 거칩니다.
    • 푸트레신과 아미노부틸아민이 결합하여 생성됩니다.
    • 스페르미딘 역시 세포 성장, 분화 및 유전자 조절에 중요한 역할을 합니다.
    • 특히, 세포 내 단백질 합성과 관련된 eIF5A의 활성화에 필수적인 하이푸신의 형성에 관여합니다.

종류 관련 Q & A

1. 글루타민은 폴리아민인가요?

    • 아닙니다. 글루타민은 단일 아민기가 들어있는 아미노산입니다.
    • 글루타민은 PA 합성을 위한 기질이며, 장 상피 세포에서 PA 합성의 핵심 효소인 오르니틴 탈탄산효소(ODC)의 활성을 자극합니다.

2. 아르기닌은 폴리아민인가요?

    • 아닙니다. 아르기닌은 단지 하나의 아민기를 가지고 있습니다. 따라서 아르기닌은 폴리아민이 아닌 단순 아민입니다.
    • 아르기닌은 PA의 전구체이고  아르기닌을 출발 물질로 합성됩니다.
    • 아르기닌은 오르니틴 데카르복실라아제(ODC) 효소에 의해 오르니틴으로 전환되고, 오르니틴은 S-아데노실메티오닌(SAM)과 반응하여 푸트레신으로 전환됩니다.
    • 푸트레신은 PA 합성의 기본 단위이며, 스페르미딘과 스페르민으로 전환될 수 있습니다.
    • 아르기닌은 PA의 합성에 필수적인 아미노산입니다. 아르기닌의 섭취가 부족하면 PA의 합성이 감소하고, 이는 식물의 생장과 스트레스 내성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

3. 카다베린은 폴리아민인가요?

    • 아닙니다. 카다베린은 하나의 아민기를 가지고 있으며, 카다베린 단순 아민입니다.그러나 카다베린은 PA 합성의 중간 생성물입니다.
    • 카다베린은 오르니틴의 탈카르복실화에 의해 생성되는 푸트레신에서 유래됩니다.
    • 푸트레신은 카다베린으로 아미노기 전이 반응을 거친 후 스페르미딘으로 전환됩니다.
    • 카다베린은 세포 증식, 분화, 사멸에 관여하는 것으로 알려져 있습니다.
    • 또한 카다베린은 면역 반응과 신경 전달에도 관여하는 것으로 알려져 있습니다.

4. 정자에는 스페르미딘 함량이 높나요?

    • 정자 자체보다는 인간 정액 혈장에서 스페르미딘의 함량이 상당히 높다는 것이 일반적인 관찰 결과입니다. 정액 혈장의 스페르미딘 함량은 대략 15mg/L에서 50mg/L 사이로, 평균적으로 약 31mg/L 정도입니다.
    • 정액 혈장 내의 스페르미딘과 같은 PA는 정자의 생존, 운동성, 그리고 전반적인 기능에 중요한 역할을 합니다.
    • 이러한 PA들은 세포막의 안정성, DNA의 보호, 그리고 정자의 에너지 대사에 기여하여 정자의 생식 능력을 향상시킬 수 있습니다.
    • 따라서 스페르미딘과 같은 PA의 적절한 농도는 남성의 생식 건강과 밀접하게 연관되어 있습니다.

 

폴리아민(PAs)의 대사와 수송 경로

1. 어떻게 합성 되나요?

    • 주로 세포 내에서 아미노산으로부터 생합성됩니다. 예를 들어, 푸트레신은 아르기닌 또는 올니틴에서, 스페르미딘과 스페르민은 푸트레신에서 합성됩니다.
    • 이 과정은 효소인 오르니틴 데카르복실라제(ODC)와 아도메타이오닌 데카르복실라제(AdoMetDC)에 의해 조절됩니다.

2. 장내 미생물에 의해 생산 되나요?

    • 인간의 장내 미생물총은 PA를 생산할 수 있으며, 이는 장 건강 및 기능에 중요한 역할을 합니다.
    • 이들 미생물은 푸트레신과 같은 PAs을 합성하고, 이는 장 점막의 건강과 관련이 있습니다.

3. 식단을 통한 폴리아민 섭취가 가능한가요?

    • 다양한 식품에서 자연적으로 발견됩니다. 예를 들어, 콩류, 견과류, 곡물, 일부 육류 및 발효 식품에는 스페르미딘과 스페르민이 함유되어 있습니다.
    • 식단을 통한 섭취는 세포의 폴리아민 수준을 유지하는 데 중요합니다.

5. 독성이 있으며 어떻게  조절 하나요?

    • 보충제와 같은 과도한 섭취는 독성을 가질 수 있으므로, 세포 내에서의 엄격하게 조절해야 됩니다.
    • 대사 과정은 산화효소(PAO)와 스페르미딘/스페르민 N1-아세틸전이효소(SSAT)에 의해 조절되며, 이들은 과잉 PAs를 분해합니다.

6. 이들의 수송경로를 알려주세요!

    • 세포 내외로의 이들의 이동은 특정 수송체에 의해 조절됩니다.
    • 이 수송체들은 세포 내 농도를 조절하고, 필요에 따라 세포 간 분배를 합니다.

합성 및 분해 과정

1. 합성은 어디서 부터 시작 되나요?

    • 진핵생물에서 합성은 요소 주기의 산물인 L-오르니틴에서 시작됩니다.
    • 오르니틴 데카르복실라제(ODC)에 의한 오르니틴의 탈탄산화는 푸트레신을 형성하는 첫 단계입니다.

2. 푸트레신에서 스페르미딘과 스페르민의 합성됩니다.!

    • 푸트레신의 양쪽 끝에 아미노프로필 그룹이 순차적으로 추가되어 스페르미딘과 스페르민이 합성됩니다.
    • 이 때, 아미노프로필 그룹의 공여체는 S-아데노실메티오닌(SAM)입니다. SAM은 탈탄산화되고, 메틸 그룹 대신 아미노프로필 그룹이 전달됩니다.

3. mRNA의 번역을 억제하고, 효소의 반감기를 줄이는 것은 무었입니까?

    • ODC의 조절은 주로 효소 수준의 변화를 통해 이루어집니다.
    • 푸트레신은 ODC mRNA의 번역을 억제하고, 효소의 반감기를 줄이며, ODC-안티자임을 유도합니다.
    • 반면, 단백질 키나제 C(PKC)는 ODC의 전사를 촉진하고, 프롤락틴(PRL)은 안티자임을 감소시킵니다.

4. 합성의 추가 조절이 어떻게 됩니까?

    • 기질 가용성에 의해 조절됩니다. 예를 들어, 라이소인지질은 아르기닌 수송을 촉진하여 농도 수준을 증가시킵니다.
    • 또한, 일산화질소 합성효소(NOS)는 ODC와 아르기닌에 대한 경쟁을 벌입니다. 일산화질소(NO)는 ODC를 S-니트로실화하여 억제할 수 있습니다.
    • 세포 외액으로부터 수입할 수도 있습니다.

5. 합성 억제제로써 역할은 무엇입니까?

    • ODC는 HAVA(α-hydrazino-δ-amino-valeric acid) 및 DFMO(α-difluoromethylornithine)와 같은 기질 유사체에 의해 억제될 수 있습니다. 후자는 효소와 비가역적으로 반응하는 자살 억제제입니다.
    • S-아데노실메티오닌 데카르복실라제는 MGBG[methylglyoxal bis(guanylhydrazone)], 폴리아민 유사체에 의해 억제될 수 있습니다.

6. 비활성화 통로는 무엇입니까?

    • 아세틸화를 통해 비활성화됩니다.
    • 이 아세틸화는 생물학적 활성에 중요한 양이온 부위를 차단하고, 신장에서의 이들의 섭취를 억제하여 배설을 촉진합니다.
    • PAs은 PA 산화효소의 기질로 작용하며, 그 산물은 재활용되거나 다이아민 산화효소에 의해 추가 분해될 수 있습니다.

참고자료

  1. Polyamine Synthesis and Degradation, Franklyn F. BolanderJr., in Molecular Endocrinology (Third Edition), 2004
  2. Polyamine Function in Plants: Metabolism, Regulation on Development, and Roles in Abiotic Stress Responses, Dandan Chen1,2 Qingsong Shao1,2* Lianghong Yin1,2 Adnan Younis3 Bingsong Zheng1

합성 및 분해관련 Q & A

1. 진핵생물에도 폴리아민이 존재하나요?

    • 네, 진핵생물에도 존재합니다. 진핵생물, 박테리아, 고세균 모두 디아민, 트리아민, 테트라아민 계열의 PA을 포함하고 있습니다. 이러한 PA들은 생리학적 pH에서 완전히 양성자화되어 있으며, 아미노프로필 및 아미노부틸 그룹이 디아민 또는 트리아민에 전달되어 트리아민 또는 테트라아민을 형성합니다. 이러한 구조적 변화는 PA의 기능과 활동에 중요한 역할을 합니다.

2. 폴리아민은 단백질에서 나오는 건가요?

    • 직접적으로 단백질에서 나오지 않습니다. PA 합성은 모든 조직의 세포질에서 발생하며, 주로 두 가지 아미노산인 L-메티오닌과 L-오르니틴으로부터 합성됩니다. L-오르니틴은 단백질에서 발견되지 않는 아미노산으로, 요소 회로의 일부로 생성됩니다. 따라서 PA의 생산은 단백질에서 직접 파생되는 것이 아니라 특정 아미노산의 대사 과정을 통해 이루어집니다.

3. 박테리아가 폴리아민을 생산합니까?

    • 네, 일부 박테리아는 PA를 생산합니다. 하지만 모든 박테리아가  PA를 생산하는 것은 아닙니다. 예를 들어, 황색 포도상구균(Staphylococcus aureus)과 같은 일부 박테리아는 PA를 생산하지 않으며, 이러한 박테리아는 폴리아민 영양요구성을 보이는 경우가 있습니다. 폴리아민 영양요구성은 박테리아가 성장하고 생존하기 위해 외부로부터 PA를 획득해야 하는 상태를 의미합니다. 따라서, 박테리아에 따라서 PA의 생산 및 필요성은 다를 수 있습니다.

 

건강 유지 및 질병 예방에 있어서 폴리아민(PAs)의 역할

폴리아민(PAs)으로 인한 건강유지

1. PAs의 농도 수준 저하와 노화는 연관성이 있습니다.

노화 과정 중에는 이들의 수준이 감소하며, 이는 인간의 다양한 기관에서 세포내 수준이 감소하는 등, 양(quantity)과의 상관관계를 보여줍니다. 또한 이러한 감소는 노화와 관련된 여러 생리학적 변화와 관련이 있을 수 있습니다.

2. PAs 보충은 장수에 영향을 줍니다.

PAs의 보충이 장수에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 특히 스페르미딘과 스페르민 보충이 실험 동물의 수명을 연장시키는 결과를 보였습니다. 이들이 자가포식을 유도하고 괴사를 억제하는 데 중요한 역할을 할 수 있다는 가설이 제시되었습니다.

또한 스페르미딘은 효모, 파리, 벌레, 생쥐 및 인간 세포에서 수명을 연장하는 핵심 요소로 노화된 세포에서 스페르미딘 수준이 증가하면 수명이 연장되는 경향을 보였습니다. 이러한 이유로 스페르미딘은 연령 관련 질환, 특히 신경 퇴행성 질환에 대한 예방 및 치료 가능성을 갖고 있습니다.

3. 항노화 효과 및 수명 증가에 영향을 줍니다.

스페르미딘의 섭취가 수명을 연장하고, 자가포식을 유도하는 것으로 관찰되었습니다. 또한 스페르미딘의 치료가 인간 및 다른 유기체의 세포에서 노화와 관련된 변화를 뒤집을 수 있음도 보고되었습니다. 스페르미딘은 노화 과정을 늦추고, 연령 관련 질환의 발병 위험을 감소시키는 데 기여할 수 있는 것으로 여겨집니다.

4. 스트레스 저항력을 증가시킵니다.

스페르미딘과 스페르민은 수명을 연장시키고 스트레스 저항력을 증가시키는 것으로 나타났습니다. 이들은 효모, 벌레, 파리, 생쥐 및 인간 세포에서 수명 향상과 관련이 있으며, 이는 스트레스 저항력 증가와 강한 상관관계를 가집니다.

또한 산화 스트레스와 기아로 인한 스트레스를 줄이는 데 역할을 하며 또한 스페르미딘은 산화 스트레스 유발제인 과산화수소(H2O2) 및 열 충격에 대한 저항성을 증가시켰습니다. 이는 활성 산소 종의 형성과 관련된 노화 및 퇴행성 질환의 위험 감소에 기여할 수 있음을 시사합니다.

5. 뇌기능 향상 및 신경 보호 및 신경 분화에 중요한 역할을 합니다.

스페르미딘, 푸트레신, 스페르민은 학습 및 기억력, 세포 증식, 신경 보호, 신경 분화와 밀접한 관련이 있습니다. 이들은 뇌의 기능을 향상시키고, 노화와 관련된 기억 장애에 대응하는 데 중요한 역할을 합니다.

스페르미딘의 섭취는 특히 기억력 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 초파리와 쥐 실험에서 스페르미딘을 섭취한 경우 단기 및 중기 기억력이 향상되었으며, 이는 자가포식 유도 등 여러 기전을 통해 발생한 것으로 추정됩니다.

또한 스페르미딘은 뇌 기능에 긍정적인 영향을 미쳐 기억 강화 및 신경 세포 기능 개선에 기여합니다. 스페르미딘은 BDNF(뇌 유래 신경 영양 인자) 수준을 개선하고, TrkB(트로포미오신 관련 키나제 B) 수용체를 활성화하여 기억력 강화 및 신경 보호 효과를 나타냅니다. 이로인해 세포내 신경전구세포(NPC)의 분화 및 성장에도 영향을 미칩니다.

폴리아민(PAs)으로 인한 질병예방

1. 심혈관 질환 및 노화로 인한 심장 기능 저하에 효과가 있습니다.

노화는 심혈관 시스템에 여러 가지 부정적인 영향을 끼치며, 이로 인해 심장 기능이 저하됩니다. 나이가 들면서 동맥 경직, 혈관 내피 기능 장애, 산화 스트레스 증가 등이 발생하여 심혈관 질환 위험이 증가합니다.

스페르미딘의 보충은 심혈관 질환의 예방 및 역전에 효과적인 것으로 나타났습니다. 이들은 자가포식을 촉진하여 심장의 구조적 및 기능적 건강을 개선하고, 노화에 따른 심장 기능의 감소를 역전시키는 데 도움이 됩니다.

그리고 스페르미딘 보충은 심장의 미세 구조를 개선하고 심근세포의 기능을 향상시킵니다. 이는 심근세포의 미토콘드리아 기능 향상, 산화 스트레스 감소, 염증 반응 감소 등 다양한 메커니즘을 통해 이루어집니다. 또한 심장의 수축 및 확장 기능을 개선하고, 심장-혈관 결합을 강화하여 전반적인 심장 건강을 증진시킵니다.

2. 암 예방 및 치료 효과를 증가 시킬 수 있습니다.

특정 암 유형에 대해 이들의 수준을 조절하는 것은 종양 세포의 성장을 억제하고 암의 진행을 늦출 수 있습니다. PAs의 수준을 낮춘 식단은 종양 성장을 억제하고, 특정 암 치료제의 효과를 증가시키는 것으로 나타났습니다.

DFMO(디플루오로메틸오르니틴)는 PAs 합성을 억제하는 약물로, 다양한 암 유형에 대해 효과적인 치료제로 사용됩니다. DFMO는 PAs 합성에 필수적인 효소인 오르니틴 탈탄산화효소(ODC)를 억제하여 암 세포의 성장을 방해합니다. 여러 임상 시험에서 DFMO는 피부암, 전립선암, 위암 등 다양한 암 종류에 대한 효과를 입증하고 있습니다.

3. 헌팅턴병 모델에서 신경보호 효과를 나타내는 것으로 관찰되었습니다.

헌팅턴병은 뉴런의 점진적인 파괴를 수반하는 신경퇴행성 질환입니다. 이 질병에서 PAs 수준의 변화와 신경 손상 간의 관련성에 대한 연구가 진행되었고 헌팅턴병 환자에서는 농도가 증가하는 것과 연관된 신경학적 증상이 발견되었습니다.

특히, 스페르미딘은 헌팅턴병 동물 모델에서 신경 손상을 줄이는 데 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.  따라서 신경학적 증상을 완화하고, 신경 세포의 생존율을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

4. 알츠하이머병 및 파킨슨병에서 효과가 있는 것으로 나타 났습니다.

알츠하이머병(AD)과 파킨슨병(PD)은 뇌의 인지 기능이 노화에 따라 점차 저하되는 신경퇴행성 질환입니다. 특히, AD 환자의 경우 뇌에서 PAs 농도가 더 높게 관찰되었으며, 이는 신경 손상과 연관되어 있을 수 있습니다. 이러한 AD 및 PD 환자에서 이들의 농도 수준이 증가하거나 감소하는 것과 같은 변화는 인지 기능과 관련된 것이며 뇌에서의 산화 스트레스 및 기타 신경퇴행성 변화와 관련이 있을 수 있습니다.

 참고자료

  1. Polyamines: Functions, Metabolism, and Role in Human Disease Management, Narashans Alok Sagar,1,2,* Swarnava Tarafdar,3 Surbhi Agarwal,4 Ayon Tarafdar,5 and Sunil Sharma1,*
  2. Recent Advances in the Development of Polyamine Analogues as Antitumor Agents§, Robert A. Casero, Jr.b and Patrick M. Wostera,
  3. Revival of 2-(difluoromethyl)ornithine (DFMO), an inhibitor of polyamine biosynthesis, as a cancer chemopreventive agent, F Raul 1 [2007]

 

 

폴리아민(PAs)의 영양적 역할 및 음식(Food)

PAs는 식물과 동물에서 합성되는 천연 화합물입니다. 또한 식물의 생장과 발달, 스트레스 내성에도 중요한 역할을 합니다. 그리고 인간은 식단을 통해 이들을 섭취합니다. 식단을 통한 섭취는 체내 합성을 보충하고 다양한 생리적 과정을 조절하는 데 도움이 됩니다. 또한 항산화 및 항염증 효과는 심혈관 질환 등 만성질환 예방에도 중요한 역할을 할 수 있습니다.

폴리아민(PAs)의 식품 함량

다양한 농도로 모든 유형의 식품에서 발견될 수 있습니다. 스페르미딘과 스페르민은 식품에 자연적으로 존재하는 반면, 푸트레신은 미생물 기원을 가질 수도 있습니다.

식물성 제품의 주요 폴리아민은 스페르미딘인 반면, 스페르민 함량은 일반적으로 동물성 식품에서 더 높습니다.

1. 식물성 식품에서 나타나는 성분과 함랑은 어느 정도입니까?

  • 스페르미딘과 스페르민 함량이 가장 높은 식품 카테고리는 시리얼, 콩과 식물 및 콩 파생물입니다.
  • 밀 배아와 대두는 특히 스페르미딘의 경우 각각 2,437 및 1,425nmol/g, 스페르민의 경우 722nmol/g 및 341nmol/g입니다.
  • 버섯, 완두콩, 헤이즐넛, 피스타치오, 시금치, 브로콜리, 콜리플라워 및 녹두에도 상당한 양이 함유되어 있습니다.
  • 가장 낮은 수준은 과일 카테고리에서 발견됩니다. 예를 들어, 사과, 배, 체리, 오렌지 또는 감귤에서 보고된 스페르미딘 값은 21nmol/g 미만이고 스페르민의 경우 <1.98nmol/g입니다.
  • 푸트레신은 사실상 모든 식물성 식품에서 발견되며 특히 과일과 채소, 특히 감귤류(1,554nmol/g)와 피망(794nmol/g)에 풍부합니다.
  • 밀 배아(705nmol/g)와 콩나물(507nmol/g)에도 다량의 퓨트레신이 있습니다.

2. 동물성 식품에서 나타나는 성분과 함랑은 어느 정도입니까?

    • 스페르민 값 >148 nmol/g은 쇠고기, 돼지고기, 닭고기, 절인 햄, 소시지 샘플에서 신선한 고기와 파생물 사이에 큰 차이가 없는 것으로 나타났습니다.
    • 생선과 그 파생물에서 스페르민과 스페르미딘의 함량은 일반적으로 육류 제품보다 낮지만, 함량이 낮은 우유와 계란보다는 확실히 높습니다.
    • 대부분의 치즈에서 스페르민과 스페르미딘의 값은 각각 <10과 69nmol/g입니다. 단 스페르미딘 함량이 매우 높은(262nmol/g) 블루 치즈는 예외입니다

일일 섭취 권장량

공인되고 알려진 일일 섭취 권장량은 없습니다. 그러나 빠른 세포 성장 단계(즉, 신생아기)에서는 요구량이 높은 것으로 알려져 있습니다. 또한, 내인성 합성은 나이가 들수록 감소하는 경향이 있으며, 이것이 바로 이들의 식이 공급이 노령화 인구에서 더 큰 중요성을 갖게 되는 이유입니다.

그리고 현재 일일 섭취량에 대한 공식적인 권장 사항은 없지만 몇 가지 제안이 제시되었습니다. Atiya Aliet al.은 과일, 야채 및 곡물의 높은 소비를 촉진하는 건강한 식단 지침을 고려하여 약 540μmol/일 섭취량을 제안했습니다. 또한 유럽 성인 인구의 평균 폴리아민 섭취량은 354μmol/일로 추정됩니다.

조사표

폴리아민(Polyamine)의 나라별 섭취량 표
폴리아민인 스페르민, 스페르미딘, 푸트레신은 다양한 생물학적 과정, 특히 세포 증식과 분화에 관여하며 항산화 특성도 가지고 있습니다.

합성 및 분해관련 Q & A

1. 어떤 식품에 폴리아민이 함유되어 있나요?

    • 버섯, 완두콩, 헤이즐넛, 피스타치오, 시금치, 브로콜리, 콜리플라워 및 녹두에도 상당한 양이 함유되어 있습니다.

2. 과일에서 폴리아민의 역할은 무엇입니까?

    • 과일의 품질과 저장 수명을 개선하는 데 중요한 역할을 합니다.

참고자료

  1. Polyamines in Food, Nelly C. Muñoz-Esparza1,2,3 M. Luz Latorre-Moratalla1,2,3 Oriol Comas-Basté1,2,3 Natalia Toro-Funes4 M. Teresa Veciana-Nogués1,2,3 M. Carmen Vidal-Carou1,2,3

 

 

폴리아민(PAs) 보충제란

폴리아민 보충제는 스페르미딘, 푸트레신, 스페르민의 동결건조 혼합물을 함유한 배지 보충제(세포 배양 배지에 첨가하는 화학 물질 또는 화학 물질의 혼합물)입니다. 이들은 Emricasan과 함께 CEPT 칵테일의 구성 요소로 사용됩니다.

CEPT(Chloramphenicol, Epirubicin, Prednisone,Topotecan) 칵테일

CEPT 칵테일은 세포 배양에서 사용되는 배지 보충제입니다. CEPT 칵테일은 다음과 같은 성분으로 구성되어 있습니다.

  • 스페르미딘, 푸트레신, 스페르민, 에므리카산(Emricasan) 입니다.
  • 세포의 생장과 생존을 촉진하는 것으로 알려져 있습니다.
  • CEPT 칵테일은 또한 세포의 스트레스 저항성을 증가시키는 것으로 알려져 있습니다.

폴리아민(PAs) 보충제의 효과

폴리아민 보충제는 세포의 생장과 생존을 촉진하는 것으로 알려져 있습니다. 폴리아민 보충제는 또한 세포의 스트레스 저항성을 증가 시키는 것으로 알려져 있습니다.

  1. CEPT 칵테일의 효과
    • CEPT 칵테일은 세포의 생장과 생존을 촉진하는 것으로 알려져 있습니다. CEPT 칵테일은 또한 세포의 스트레스 저항성을 증가시키는 것으로 알려져 있습니다.
  2. CEPT 칵테일의 사용
    • CEPT 칵테일은 세포 배양에서 사용됩니다. CEPT 칵테일은 세포의 생장과 생존을 촉진하고 세포의 스트레스 저항성을 증가시키기 위해 사용됩니다

 

폴리아민(PAs)의 독성과 부작용

부작용

일반적으로 안전한 것으로 간주되지만, 과도한 섭취는 부작용을 일으킬 수 있습니다.

  • 메스꺼움
  • 구토
  • 설사
  • 복통
  • 두통
  • 현기증
  • 불안
  • 불면증
  • 피부 발진
  • 가려움

독성

독성이 있을 수 있습니다. 독성은 종류, 농도, 노출 경로에 따라 달라집니다. 예를 들어, 스페르미딘은 스페르민보다 독성이 낮습니다. 또한, 농도가 높을수록 독성이 강해집니다. 그리고 경구로 섭취하는 것보다 흡입하는 것이 더 독성이 강합니다.

  • 일반적으로 식품을 통한 섭취는 안전한 것으로 간주됩니다. 그러나 매우 높은 수준의 섭취(특히 보충제 형태)는 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
  • 푸트레신과 같은 특정 폴리아민은 고농도에서 독성을 나타낼 수 있으며, 특히 발효 식품이나 오염된 식품에서 발견될 수 있는 고농도는 건강에 해로울 수 있습니다.
  • 과다 섭취는 혈압 상승과 같은 심혈관 문제를 일으킬 수 있으며, 특히 이미 기존 심혈관 질환을 가진 사람들에게 위험할 수 있습니다.

과도한 폴리아민(PAs)섭취가 건강에 미치는 부정적인 영향

과도한 섭취는 건강에 미치는 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

  • 지속적으로 과다하게 섭취하면 신체내 이들의 대사 균형이 깨질 수 있으며, 이는 다양한 생리적 문제로 이어질 수 있습니다.
  • 특히 암과 같은 특정 질환에서 PAs 대사가 중요한 역할을 하기 때문에, 과다한 섭취는 이러한 질환의 진행에 영향을 줄 수 있습니다.
  • 암의 위험 증가
  • 심혈관 질환의 위험 증가
  • 염증의 증가
  • 신경 퇴행성 질환의 위험 증가

 

잘알려지지 않은 노화방지 물질 폴리아민(PAs)

폴리아민은 나이가 들어갈수록 감소하며 이는 노화와 관련이 있음은 분명합니다. 다만 PA 수준이 높을수록 스트레스, 암, 심장 질환과 같은 여러 건강 장애에도 영향을 줍니다. 그리고 노화, 암, 기억 상실에 대한 각 PA(PUT, SPE 및 SPD)의 역할과 효과를 밝히기 위한 여러 연구가 진행 중이며 그 발전 또한 빠르게 다가오고 있습니다. 또한 알츠하이머, 파킨슨병 같은 뇌신경 질환에서도 효과가 있으며 이는 PA의 식이 섭취가 다양한 건강 장애 치료를 위한 대체 경로를 보여 줍니다.

따라서 최적화된 식이요법은 건강을 유지하기 위한 치명적인 질병에 대한 효과적인 방어막입니다. PA는 표적 질병에 대해 엄격하게 규제되는 경우 다양한 건강 문제를 해결하는 강력한 도구가 될 수 있습니다. 미래에 인공지능(AI)와 결합하여 치료 도구로서 PA와 그 유사체는 나노입자와 합쳐 표적 기능식품 나노약물로 생산 될 수 있기를 바랍니다.

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