생각주머니

소변 유기산 검사를 하다보면 신경 전달물질인 트립토판 대사와 세로토닌 대사산물인 5-HIAA의 관계, 그리고 그것이 어떤 것을 의미하는지 고민하게 될때가 많다. 그래서 관련된 논문들을 리뷰하면서 어떤 역할을 하는지 자세히 찾아보고자 한다. 그 첫번째로 아래 논문을 리뷰해본다. 

오늘은 2021년도 International Journal of Molecular Sciences지에 실린 리뷰논문으로서, 트립토판 대사와 장내세균을 통한 장뇌축 관계에 대해 설명한 논문을 리뷰해보고자 한다. 

1. 트립토판 

1.1. 음식물 섭취와 흡수 

트립토판 Tryptophan TPH 

• 필수 아미노산 
• 단백질이 풍부한 음식- 우유,참치,칠면조,귀리,치즈,견과류등에 풍부함
• 주로 식이에 의존하여 섭취
• 지역,문화,식습관, 스트레스, 신체활동정도 에따라 체내 농도가 다름 
• 모유> 분유 , 모유내의 농도역시 지역과 식습관에 따라 다르다 
• 대부분 소장에서 흡수된다. 흡수에 영향을 미치는 다른 요인들 기타 중성아미노산,식이 탄수화물,인슐린
• 혈액내 80-90%는 알부민에 결합되어있으며 나머지만 자유형태로 용해되어있음 
• 중추신경계로는 L-type amino acid transporter(LAT1/Lat1)을 통해 BBB를 통과한다. 
• Murine model에서 Lat1은 뉴론,astrocyte,microglia에 주로 많이 발현되어, 이 세포들의 분포가 TPH의 흡수를 조절하는 제2의 막 역할을 한다. 
• 소장에서 흡수되지 않은 트립토판은 대장에서 장내세균에 의해 대사가 된다. 

1.2. 체내 대사 경로 

1.2.1. 세로토닌 대사경로 

• 트립토판이 세로토닌 생성의 유일한 반응물 
• 90%는 대장에서 일어남 
• 10%는 중추신경계에서 
• Tryptophan hydroxylase가 트립토판이 세로토닌으로 전환되는데 제일 처음일어나며 속도를 결정하는 단계 
• 장내에서 enterochromaffein cell (ECs)에서 TPH1이 발현됨
• 중추신경계와 장신경계에서는 serotonergic neuron에서 TPH2가 발현됨 
• TPH1,2는 트립토판을 중간대사물인 L-t-hydroxytryptophan(5-HTP)로 전환함
• L-amino acid decarboxylase는 5-HTP를 5-HT 혹은 세로토닌으로 전환함 
• 송과체에서 트립토판은 TPH1에 의해 세로토닌으로 전환되고 이것이 멜라토닌으로 전환되며, 멜라토닌은 수면 개시와 일중 리듬의 주요 조절체역할을 함
• 세로토닌은 MAO에 의해  5-hydroxyindole acetaladehyde가 되거 이것이 5-HIAA가되며 이것이 소변으로 배출됨 

1.2.2. 키뉴레닌 경로 

• 트립토판은 키뉴레닌 분해 경로를 통해 산화된다.
• 약 90%의 트립토판은 간에서 이런 방식으로 대사되며 여기에서 TDO에 의해 첫, 속도결정 단계가 진행됨
• 나머지 트립토판은 뇌, 장, 간에서 IDO에 의해 이 경로로 대사됨
• 전염증성 사이토카인, 특히 IFNr가 IDO의 활성을 증가시킴
• corticosteroid는 TDO를 활성시킴 
• 키뉴레닌은 신경 활성 염증성 매개체인 키뉴레닌산 (KA)와 퀴놀린산(QA)로 대사됨
• 중추성 키뉴레닌 대사산물은 국소적으로 생성되고 소량이 BBB를 통과함 
• 이것은 NMDA receptor, glutamate-activated post-synaptic calcium ion receptor에 작용하여, 학습, 기억에 중요한 역할을 하고, 신경과흥분이 일어날때 과흥분됨.
• KA- 글라이신 결합 부위에서 NMDA receptor antagonist 작용, 생리적 농도에서 신경 보호작용을 함
• QA는 microglia에서 생성되고 약한 NMDA agonist로 작용되고, 자유라디칼 생성을 증가시킴으로서 신경 독성 작용을 함.
• KA는 온 몸에서 알파7 nicotinic receptor의 강력한 길항제 
• QA는 니아신과 NAD+로 대사가되고 이것은 결정적인 세포 대사 작용에 매우 중요한 역할을 함 
• 비타민  B6는 P5P의존 대사경로에 중요한 조효소로서 비타민 B6가 부족할 경우 대사산물 농도에 문제가 발생함