호모시스테인은 관상동맥질환 및 동맥경화증의 독립적인 위험 인자이다.

▣호모시스테인이 존재하는 곳입니다.

단백질을 섭취하면은 필수 아미노산인 메치오닌은 S-adenosylmethionine(SAM)으로 전환되어 일반적인 공여자로 작용하며 DNA, RNA, 호르몬, 신경전달물질, 막지질, 단백질이나 다른 합성을 위해 사용됩니다.

이 SAM은 건강한 유기체는 일단 만들어진 호모시스테인을 또 다른 메틸화 과정을 통해서 다시 메티오닌으로 전환하는 과정에서 S-아데노실 메티오닌(SAMe)이 생성되거나 시스테인이라는 중간 생산물을 거쳐 여러 효소의 도움을 받아 중요한 활성산소 포획자인 글루타치온이 만들어지게 됩니다.

SAM 중요한 이유는 우울증과 통풍을 막아주며 간을 보호하고 글루타치온은 중요한 산화방지제이자 해독 작용을 하기 때문입니다. 그런데 호모시스테인이 충분히 분해되지 않으면 SAM와 글루타치온이 충분히 생성되지 못하고 그만큼 부족해진다는 의미가 됩니다.

참고로, 글루타치온은 3가지의 아미노산으로 구성되어 있습니다. 엽산 구성 성분인 글루탐산(glutamic acid)과 그리고 메티오닌( methionine), 글리신(glysine) 입니다.

그러므로 높은 호모시스테인 수치는 혈관에 미치는 호모시스테인의 독성이 커질 뿐만 아니라 SAMe와 글루타치온의 해독 작용과 인체 보호 작용도 따라서 감소한다는 것을 뜻합니다.

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▣호모시스테인 화학구조와 대사 위치에 대해서 알아보겠습니다.

위에서 보여지는 이미지처럼, 필수아미노산 메티오닌(methionine)의 대사 산물인 호모시스테인은 메티오닌(methionine)에서 세 개의 수소 원자와 결합된 하나의 탄소 원자(CH3)인 메틸기가 빠진(demethylated) 아미노산입니다. 호모시스테인은 메티오닌(methionine)이 대사되어 아미노산 시스테인(cysteine)과 타우린(taurine)으로 생합성되는 중요한 중간 과정에 존재합니다. 

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▣호모시스테인은 정상적으로 두 가지 생화학적 경로를 통해 대사됩니다.

위의 이미지처럼, 한 가지는 재 메틸화(re-methylation)로 호모시스테인이 다시 메티오닌(methionine)으로 전환되는 것입니다. 또 다른 한 가지는 황전환작용(trans-sulfuration)으로 호모시스테인이 시스테인(cysteine)과 타우린(taurine)으로 전환되는 것입니다. 재 메틸화(re-methylation)는 주로 메틸 전달 효소가 보조 인자인 비타민 B12(cobalamin)와 함께 작용해 엽산 회로(folate cycle)에서 활성화된 형태의 엽산인 MTHF(methyltetrahydrofolate)로부터 메틸기를 이동시켜 붙여주므로써 이루어집니다. 예를 들어, 만일 엽산 결핍으로 인해서 이러한 재생이 발생하지 못하면 체내에 호모시스테인이 축적되는 것 입니다.

주로 간과 신장에서 활성화되는 두 번째의 재 메틸화 경로는 메틸 공여체(methyl donor)로 베타인(betaine, trimethylglycine)이 이용됩니다. 황전환작용(trans-sulfuration) 경로에는 두 번의 효소 반응이 필요하며 활성화된 비타민 B6(pyridoxal-5-phospate)가 보조 인자로 두 번 모두 필요합니다.

참고로, 베타인이란 메틸기를 세 개 가진 아미노산으로서 식품의 감칠맛 성분입니다. 메틸기 공여를 통해 메티오닌 합성을 촉진하여 혈압 강하, 항혈당 작용, 시력 회복, 해독 작용, 세포 복제 기능 등의 작용을 합니다. 또한 혈액 내 함량이 높아지면 심장 질환을 유발하는 호모시스테인을 저해하여 죽상동맥경화(atherosclerosis)와 같은 심혈 관계 질환을 예방해 줍니다.

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▣호모시스테인 상승요인에 대해서 알아보겠습니다.

위의 이미지처럼, 고호모시스테인혈증은 Hcy 대사에 관여하는 효소의 유전적 결함이나 비타민 보조인자의 섭취결핍에 의해 초래됩니다. 호모시스테인의 대사와 관련된 효소의 유전적 결함에는 N5,N10-methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR)변이에 따른 결핍과 Transcobalamin(TCN2) 변이에 다른 methionine synthase결핍, Cystathione ß-synthase (CBS)결핍 등이 있습니다. 또한 성인들에서 호모시스테인 수준의 상승은 대개 비타민 B, 특히 엽산(folate), B6, B12 및 베타인(betaine)의 섭취 부족과 관련이 있습니다. 이들은 모두 호모시스테인 대사 작용에서 보조인자(cofactors)로 작용합니다.

이 밖에도 신장병, 갑상선 기능 저하증, 건선, 전신성 홍반성 루푸스, 항간질제(antiepileptic)나 백혈병 치료제인 메토트렉세이트(methotrexate) 같은 약물 등이 있습니다. 또한, 메티오닌이 많은 동물성 단백을 과다 섭취하는 것도 호모시스테인의 상승을 가져올 수 있습니다.

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▣가장 중요한 유전적인 요인들에 대해서 알아보겠습니다.

TCN2 유전자는 B12을 세포 안을 전달하는 역할을 하고 세포 안으로 들어온 비타민 B12는 메치오닌 합성의 보조인자로 호모시스테인이 메치오닌으로 전환될 때 사용됩니다. 비타민 비타민 B6는 cystathionine β-synthase(CBS)의 보조인자로 호모시스테인을 감소시키는데도 중요합니다. 결국 비타민 B6, B9, B12는 호모시스테인 수준 조절에 관여합니다. 위와 같은 기능이 적절하게 이루어지면 세포 기능의 상실을 통한 호모시스테인 축적을 방지하게 되고 질병을 예방합니다. 위와 같은 결과는 유전자 MTHFR 또는 TCN2 유전적인 변이를 가지고 있는 개인이 비타민 B6, B9, B12을 적절히 이용하면 방지할 수 있다는 뜻입니다.

이러한 증거가 가운데 MTHFR 677C>T 또는 TCN2 776C>G 위치에서 유전형 다형성 있습니다. 이 두 효소의 붕괴는 호모시스테인의 대사 뿐만 아니라 세포 내에서 단백질, DNA, 인지질의 메틸화를 야기시켜 특정 질병을 야기시킵니다. 현재 진행되고 있는 연구들은 비타민 B6, B9, B12의 혈장 수치를 증가시키게 되면은 이러한 유전적인 변이를 보유한 사람들에게 이익이 된다는 사실이 밝혀지고 있습니다.

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▣호모시스테인이 어떻게 질병에 관여하는지에 대해서 알아보겠습니다.

1, 호모시스테인과 같은 혈액 내 자극성 물질이 동맥벽을 손상시킵니다.

2, 단핵세포가 손상부위로 몰려들어 염증반응을 일으킵니다.

3, 내피세포의 증식이 일어나고, 콜레스테롤 같은 지질이 축적되어집니다.

4, 손상된 동맥벽을 치유하기 위해서 세포들이 증식하여 혈관내벽에 플라그를 형성합니다.

5, 플라그가 커짐에 따라 동맥의 내강이 좁아져 혈류 흐름을 방해합니다.

6, 플라그는 떨어져 나가면서, 다른 혈관을 막는 혈전을 형성할 수 있습니다. 이러한 혈전이 관상동맥을 막으면 심근으로 가는 산소 공급을 차단하여 심근 세포를 파괴하게 됩니다. 결국 심혈관 질환의 원인이 되는 것입니다.

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▣호모시스테인이 상승하면은 혈관 내에서 어떻게 혈전을 만드는지 알아보겠습니다.

1, 혈관 조직의 이상을 초래합니다.

2, 이렇게 유발된 죽상경화증은 내피 세포의 손상 부위에 혈소판이 축적됩니다.

혈소판이 풍부한 혈전을 형성하는 것이 특징으로 하고 있습니다.

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▣호모시스테인 상승에 따른 다른 문제점을 알아보겠습니다.

혈관 평활근 세포의 증식을 촉진하고 콜라겐의 침착을 증가시키며 내피 세포의 기능 장애를 초래하고 혈관 내막의 비후를 촉진하고 세포 밖에 슈퍼옥사이드 디스뮤타제 즉, SOD의 생성을 증가시킵니다. 또한, 활성 산소종을 생성하게 되어 항산화 작용이 감소하게 되는 원인이 됩니다.