고농도의 글루타민을 경구투여하면 혈중에서 글루타민의 분해물인 글루타메이트(glutamate) 역시 다량 생성됩니다. 글루타메이트(glutamate)는 세포 대사(cellular metabolism)에서 핵심역할을 하며, 뇌에서는 가장 중요한 신경전달물질(neurotransmitter)로서 신경세포 사이에서 끈임없이 정보를 전달합니다. 글루타메이트는 특히 신경계에 풍부합니다. 신경전달물질 중에서 자동차의 가속기 역할로 비유되는 대표적인 흥분성 신경전달물질(excitatory neurotransmitters)은 글루타메이트(glutamate)와 인공감미료 아스파탐(aspartame)의 주 성분인 아스파르트산(aspartate)이며, 한편 브레이크처람 억제 역할을 하는 가장 주요한 억제성 신경전달물질(inhibitory neurotransmitters)은 GABA입니다. 흥분성과 억제성 신경전달물질간의 균형(balance)은 적절한 뇌기능의 수행에 필수적입니다. 신경세포에서 방출된 글루타메이트는 후-시냅스 뉴런(post-synaptic neuron)의 글루타메이트 수용체(glutamate receptors)에 결합하여 흥분성 경로에 반응하며, 이는 감각인지나 학습, 기억, 제어와 같은 기초적 과정에서 중요한 역할을 합니다. 알츠하이머 같은 신경 퇴화성 질환에서는 글루타메이트 수용체들이 과다 활성을 보이면 소위 이런 흥분성 독성(excito-toxicity)으로 인해 뇌에 손상이 생길 수 있습니다.
암환자(cancer patients) 역시 글루타메이트 수준이 높아집니다. 세포외 글루타메이트 수준이 높아지면 세포막의 시스틴(cystine) 운반이 경쟁적으로 억제되고, 그로 인해 세포내 시스테인(cysteine)이 감소한다는 것이 여러 연구결과에서 확인됩니다. 시스틴(cystine)은 두개의 시스테인(cysteine)이 황결합(disulfide bonds)을 통해 결합한 것을 말하며, 이 반응은 가역적입니다. 따라서 이 시스틴(cystine) 의 환원은 두개의 시스테인(cysteine)을 형성합니다. 한 연구보고에서는 글루타메이트 수준이 가장 낮은 폐암환자들에서 생존율이 가장 높은 것으로 나타났습니다. 이들은 또한 시스테인(cysteine) 수준이 가장 높은 것으로 확인되었습니다. 황(sulphur) 함유 아미노산인 시스테인(cysteine)은 종종 산화환원반응에 관여하며, 효소의 촉매작용을 돕고, 또한 인체의 가장 중요한 수용성 항산화성분인 글루타치온(glutathione)과 타우린(taurine)에도 들어있습니다. 우리는 이 연구결과를 통해 체내에서 글루타메이트가 시스테인(cysteine)과 글루타치온(glutathione)의 생성을 저해한다는 것을 짐작할 수 있습니다.
글루타메이트는 뉴런(신경세포)의 발달과정에서 뉴런(신경세포)의 성장과 이동을 조절합니다. 글루타메이트는 또한 악성형질의 뇌. 척추종양인 신경교종(malignant phenotype of glioma)에서도 복합적인 기전을 통해 중추적 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 글루타메이트는 종양주위 신경세포의 글루타메이트 수용체와 결합함으로써 경련유도(seizure induction) 반응을 유발하고, 이와 유사하게 흥분독성(excitotoxicity)을 유발하며, 이로 인해 파괴된 신경세포 조직의 비워진 공간에 종양세포가 확산되도록 도와줍니다. 또한 글루타메이트는 신경교종세포에서 2개의 다른 수용체인 이오노트로픽(ionotropic), 메타보트로픽(metabotropic) 글루타메이트 수용체를 주변분비(paracrine) 또는 자가분비(autocrine) 방식으로 활성화시킵니다.
글루타메이트는 또한 종양세포의 증식과 이동, 침윤에 영향을 미칩니다. 한 연구보고는 글루타메이트 길항제(glutamate antagonists)가 종양증식을 억제한다는 결과를 보여줍니다. 또한 글루타메이트 길항제는 분명 암세포의 이동을 억제하므로, 전신으로 암세포가 전이되어 자리잡는 것을 막아줄 수 있을 것입니다. 이러한 설명을 드리면 어느 분인가는 끈질긴 질문을 해야만 합니다. 그렇다면 만일 글루타메이트의 공급차단이 암세포의 사멸을 유발하고 이동을 막아준다면, 암환자는 화학조미료인 MSG(글루탐산 나트륨)이나 아스파탐(aspartame) 섭취를 하지 말아야만 하는 게 아닌가? 불행하게도 대부분의 암환자분들은 이러한 내용을 들어본 적이 없으므로, MSG나 아스파탐 섭취를 금하는 경우는 매우 드뭅니다.
MSG는 화학조미료이지만 글루타메이트가 함유되어 있으므로, 특히 많은 수준의 MSG를 식품과 함께 섭취하면 암세포가 매우 빠르게 자라도록 만들어 줍니다.우리는 이를 암의 비료(cancer fertilizer)라고 부릅니다. 이러한 종류의 암에는 뇌암(악성뇌종양), 유방암, 췌장암, 그리고 여러 다른 암들이 포함됩니다. 체내의 글루타메이트 수준을 높일 때 암은 산불처럼 커지며, 그리고 글루타메이트를 차단하면 암의 성장이 극적으로 지연됩니다. 아스파르트산(aspartic acid)과 페닐알라닌(phenylalanine) 두 아미노산으로 이루어진 아스파탐(aspartame)은 전세계에서 두 번째로 널리 사용되는 인공감미료며, 그리고 복합적인 발암 가능성을 지닌 물질입니다. 사실은 암세포가 아스파탐(aspartame)에 노출될 때, 암세포의 이동성이 더욱 증가하며, MSG 사용과 같은 결과를 보게 됩니다.
Glutamine and glutamate–their central role in cell metabolism and function.
Targeting glutamine metabolism sensitizes melanoma cells to TRAIL-induced death.
Glutamate and the biology of gliomas.
A role for glutamate in growth and invasion of primary brain tumors.
Glutamate receptor-mediated effects on growth and morphology of human histiocytic lymphoma cells.
Glutamate antagonists limit tumor growth.
세포외(extracellular) 신경전달물질로서의 역할 외에도, 글루타메이트는 글루탐산 탈수소효소(glutamate dehydrogenase: GDH)를 통한 글루타메이트 대사과정을 통해 세포내 신호기능(intracellular signaling functions)에 대단히 중요한 역할을 합니다. 글루탐산 탈수소효소(GDH)는 거의 대부분 간 미토콘드리아 기질 공간에 한정되며, 글루탐산이 산화되고 이것이 가수분해되어 알파-케토글루타르산(alpha-ketoglutarate) 과 암모니아를 생성하는 반응을 촉매하는 탈수소효소입니다. 췌장에서 인슐린 분비를 유도하기도 하는 글루타메이트는 체내에서 GABA로 변환됩니다. GABA는 뇌하수체(pituitary)로부터 성장 호르몬(growth hormone) 방출을 촉진하지만, 이것은 암환자에게는 좋지 않은 작용입니다. 또한, 인슐린 역시 암세포의 성장을 촉진할 수 있습니다. 암세포는 실제 자신들만의 인슐린을 생성하고 분비합니다. 이러한 암세포 특유의 인슐린 분비와 관련된 내용들은 암세포가 신체의 정상세포에 비해 세포당 10배나 많은 인슐린 수용체를 지니고 있다는 사실보다 훨씬 더 흥미롭습니다. 인슐린에 의한 대사의 변화는 인슐린이 암세포의 특정 세포막 수용체와 결합할 수 있을 뿐만 아니라, 인슐린유사성장인자(insulin-like growth-factor) 수용체에도 인슐린이 역시 결합할 수 있고, 암세포 증식에 관한 신호들을 소통시킬 수 있다는 결과를 만듭니다.
혈관의 증식은 종양증식에 필수적이므로 암환자에게는 큰 문제입니다. 새로운 혈관을 만드는 혈관신생(angiogenesis)은 혈관신생 매개인자와 억제인자(pro- and anti-angiogenic factors)에 의해 조절되는 매우 복잡한 과정입니다. 암 종양이 증식하고 전이되기 위해서는 지속적인 영양과 산소공급이 필요합니다. 종양의 크기가 1-2 mm를 넘어서려면 혈관신생(angiogenesis)에 의존해야만 합니다. 당뇨 망막증(diabetic retinopathy)은 미세한 망막 혈관에 혈액순환장애가 생기는 당뇨병 합병증으로, 진행되면 망막에 불필요한 혈관이 새로 자라며, 신생혈관은 정상 혈관보다 더 잘 터지므로 눈 속에 심각한 출혈을 일으키고, 또 망막의 신생혈관 옆에 섬유성 조직이 증식하는 경우도 생기며, 결국 실명에 이르게 됩니다. 당뇨 망막증(diabetic retinopathy)환자들은 GABA와 글루타메이트 수준이 매우 높아집니다. 혈관신생에는 혈관내피세포성장인자(VEGF)라는 요인 역시 함께 작용합니다.
Glutaminolysis and insulin secretion: from bedside to bench and back.
테아닌(theanine)은 녹차에서 발견되는 아미노산의 일종입니다. 테아닌은 글루타메이트 수용체의 길항제(glutamate receptor antagonist)며, 뇌의 스트레스호르몬인 노르에피네프린(norepinephrine :NE) 수준을 낮춰주고, 다음으로 GABA의 수준은 높여주는 것으로 알려졌습니다. 테아닌은 아미노산인 글루타메이트가 세포로 흡수되는 것을 차단하는 능력이 있습니다. 이를 글루타메이트/시스틴 역운반체(glutamate/cystine antiporter:xCT)라 부르며, 암세포에서 가장 강력한 항산화성분인 글루타치온(glutathione) 수준을 낮춰주는 결과를 만듭니다. 글루타치온(glutathione) 수준이 낮아지면 암세포에서 생성되는 노폐물의 스트레스에 암세포가 대단히 민감해지고 사멸이 촉진됩니다. 간과 신장 보호작용으로 잘 알려져 흔히 달여서 차로 마시는 구기자(Lycium barbarum, Wolfberry) 역시 글루타메이트 길항작용을 하는 것으로 보입니다.
Polysaccharides from wolfberry antagonizes glutamate excitotoxicity in rat cortical neurons.
일반적으로 방기(防己, 중국어는 Fangji, Radix Stephaniae tetrandrae)라 불리는 식물의 줄기 및 뿌리를 건조시킨 것이 전통적 치료제로 사용되는 이유는, 주성분인 팡치놀린(fangchinoline)과 테트란드린(tetrandrine)이 항알러지, 항염증, 항고혈당, 그리고 항암작용을 포함하는 많은 약리적 활성을 보이기 때문입니다. 팡치놀린(fangchinoline)은 신경보호작용을 하는 성분을 함유한 것으로 알려졌습니다. 동물실험에서는 팡치놀린(fangchinoline)이 어떠한 신경종말 자극(nerve terminal excitability) 효과보다는, 대뇌피질 시냅토솜(cortical synaptosomes)에서 전압 의존 칼슘채널(Ca(2+) channel) 활성의 억제 및 칼슘이온(Ca(2+))의 신경종말 내로 유입을 상당히 감소시킴으로써 글루타메이트의 분비를 억제한다는 결과를 보여줍니다.
Fangchinoline inhibits glutamate release from rat cerebral cortex nerve terminals (synaptosomes).
Anti-inflammatory effects of fangchinoline and tetrandrine.
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