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아그마틴
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아그마틴(영어: agmatine)은 1910년에 알브레히트 코셀에 의해 발견된 아미노구아니딘이다.[2] 1-(4-아미노뷰틸)구아니딘(영어: 1-(4-aminobutyl)guanidine)으로도 알려져 있다. 아그마틴은 아르지닌으로부터 자연적으로 생성되는 화합물이다. 아그마틴은 특히 여러 분자적 표적에서 조절 작용을 하는 것으로 나타났다. 신경전달물질 시스템, 이온 통로, 일산화 질소(NO) 합성 및 폴리아민의 대사를 통해 잠재적인 응용분야에서 추가적인 연구를 위한 기반을 제공한다.
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역사
아그마틴은 1910년에 독일의 생화학자 알브레히트 코셀에 의해 발견되었다. 아그마틴은 정확한 기능을 찾는 데 100년 이상이 걸린 화합물이다. 아그마틴(agmatine)이란 용어는 a-(아미노-, amino-) + -g-(구아니딘, guanidine) + -ma-(프토마인, ptomaine) + -in(독일어)/-ine(영어) 접미사에 활음조로 -t-가 삽입되어 만들어졌다.[3] 발견된 지 1년 후, 아그마틴은 토끼에서 혈류량을 증가시킬 수 있다는 것이 발견되었다.[4] 그러나 필요로 하는 고농도(높은 μM 범위)를 고려할 때 이러한 발견의 생리적 관련성에 의문이 제기되었다.[5] 1920년대에 오스카 민코프스키의 당뇨병 클리닉 연구원들은 아그마틴이 가벼운 저혈당 효과를 발휘할 수 있다는 것을 보여주었다.[6] 1994년에 포유류에서 내인성 아그마틴의 합성이 발견되었다.[7]
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대사 경로
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아르지닌 탈카복실화에 의한 아그마틴 생합성은 주요 아르지닌 의존성 경로, 즉 질소 대사(요소 회로), 폴리아민 및 일산화 질소(NO) 합성 등과 경쟁할 수 있도록 잘 배치되어 있다. 아그마틴은 아그마티네이스에 의해 요소와 푸트레신으로 가수분해된다. 푸트레신은 폴리아민 생합성의 다이아민 전구체이다. 주로 말초 조직에 있는 대체 경로는 다이아민 산화효소에 의해 아그마틴-알데하이드로 전환되고, 이어서 알데하이드 탈수소효소에 의해 구아니디노뷰티르산으로 전환되고 콩팥에 의해 분비된다.
작용 메커니즘
아그마틴은 건강 및 질병에서 가장 중요한 세포 조절 메커니즘의 기초가 되는 다수의 주요 분자 표적에 직간접적으로 조절 작용을 하는 것으로 밝혀졌다. 아그마틴은 여러 표적에 동시에 조절 작용을 발휘할 수 있는 것으로 간주된다.[8] 다음의 개요는 조절 메커니즘의 범주를 나타내고 해당 분자 표적을 식별한다.
- 신경전달물질 수용체 및 수용체 이오노포어: 니코틴성 수용체, 이미다졸린 I1 수용체, 이미다졸린 I2 수용체, α2-아드레날린작동성 수용체, NMDA 수용체, 5-HT2A 수용체, 5-HT3 수용체.
- 이온 통로: ATP-민감성 K+ 통로, 전압 개폐 Ca2+ 통로, 산 감지 이온 통로(ASIC) 포함.
- 막수송 단백질: 아그마틴 특이 선택적 흡수 부위, 유기 양이온 수송체(주로 OCT2 서브타입), 신경의 모노아민 수송체(ENT), 폴리아민 수송체 및 미토콘드리아 아그마틴 특이 선택적 수송 시스템.
- 일산화 질소(NO) 합성 조절: 산화 질소 생성효소의 동질효소의 차별적 억제 및 활성화가 모두 보고됨.[9][10].
- 폴리아민 대사: 아그마틴은 폴리아민 합성의 전구체, 폴리아민 수송체의 경쟁적 저해제, 스페르미딘/스페르민 아세틸트랜스퍼레이스(SSAT)의 유도제 및 안티자임의 유도체이다.
- 단백질 ADP-리보실화: 단백질 아르지닌 ADP-리보실화의 억제.
- 매트릭스 메탈로펩티데이스(MMP): MMP2 및 MMP9의 간접적인 하향 조절.
- 최종 당화 산물(AGE)의 형성: 최종 당화 산물 형성의 직접적인 봉쇄.
- NADPH 산화효소: H2O2 생성을 유도하는 효소의 활성화.[11]
식품 섭취
아그마틴 황산염 주사는 탄수화물에 대한 선호로 음식 섭취를 증가시킬 수 있지만, 배고픈 쥐에서는 그렇지 않으며, 이러한 효과는 신경펩타이드 Y에 의해 매개될 수 있다.[12] 그러나 쥐에서 먹는 물을 보충시키면 수분 섭취량이 감소하고 체중이 증가하게 된다.[13] 또한 아그마틴을 강제로 먹이는 것은 쥐의 성장 과정 동안 체중 증가를 감소시킨다.[14] 많은 발효 식품에는 아그마틴이 포함되어 있다.[15][16]
약물동태학
아그마틴은 식물, 동물 및 어류로부터 유래한 식품에 소량으로 존재하며, 장내 미생물에 의해서도 추가로 공급된다. 구강의 아그마틴은 위장관에서 흡수되어 몸 전체로 쉽게 전달될 수 있다.[17] 콩팥에 의해 흡수된 대사되지 않은 아그마틴의 뇌 이외의 기관에서의 빠른 제거는 약 2시간의 혈액 반감기를 나타냈다.[18] 또한 아그마틴은 신경조절제이며, 이는 신경세포 사이의 정보의 화학적 전달을 조절하는 물질이라는 것을 의미한다.[8]
연구
아그마틴에 대한 다양한 잠재적 의료 용도가 제안되었다.[19]
심혈관계
아그마틴은 이미다졸린 수용체 아형, 노르에피네프린 방출 및 일산화 질소(NO) 생성을 포함한 몇 가지 분자 표적을 통해 중추신경계 및 말초신경계를 활성화시킴으로써 심박수 및 혈압을 약간 감소시킨다.[20]
혈당량 조절
아그마틴의 저혈당 효과는 혈당량 조절에 관여하는 여러 분자 메커니즘의 동시적인 조절의 결과이다.[8]
콩팥 기능
아그마틴은 사구체 여과율(GFR)을 향상시키고, 콩팥 보호 효과를 가지는 것으로 나타났다.[21]
신경전달
아그마틴은 신경전달물질로 추정된다고 논의되어 왔다. 아그마틴은 뇌에서 합성되고, 시냅스 소포에 저장되며, 흡수에 의해 축적되고, 막의 탈분극에 의해 방출되며 아그마티네이스에 의해 불활성화된다. 아그마틴은 α2-아드레날린작동성 수용체 및 이미다졸린 수용체의 결합 부위에 결합하고, NMDA 수용체 및 다른 양이온 리간드 개폐 이온 통로를 차단한다. 시냅스 후 특정("자신의") 수용체를 식별하는 것만으로도 아그마틴은 신경전달물질에 대한 헨리 데일의 기준을 충족하며, 따라서 신경조절물질 및 공동전달물질로 간주된다. 이러한 수용체가 중추신경계 및 말초신경계를 매개하는 데 있어서 존재할 것이라고 암시되지만, 이론적으로 아그마틴 작동성 매개 신경계의 존재는 아직 입증되지 않았다.[8] 아그마틴 특이적 수용체 및 전달 경로에 대한 연구는 계속되고 있다.
개방된 양이온 통로를 통과하는 능력으로 인해 아그마틴은 또한 자극시 신경 조직으로 통합되는 이온 플럭스의 대용 지표로도 사용되어 왔다.[22] 신경 조직이 아그마틴의 존재 하에 배양되고 외부 자극이 작용하면 개방 통로를 가진 세포 만이 아그마틴으로 채워져서 어떤 세포가 그러한 자극에 민감한지, 그리고 자극하는 동안 양이온 통로를 개방한 정도를 확인할 수 있다.
오피오이드
전신성 아그마틴은 오피오이드의 무통증을 강화시키고 실험실의 설치류에서 만성적인 모르핀에 대한 내성을 막을 수 있다. 그 이후로 누적된 증거는 아그마틴이 여러 동물종들에서 오피오이드 의존성과 재발을 억제한다는 것을 충분히 보여준다.[23]
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같이 보기
- 아르지닌
- 아그마틴 탈이미노효소
- 아그마티네이스
각주
더 읽을거리
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