1. 콜레스테롤(cholesterol)이란 무엇인가?
현대 사회에서 심혈관 질환은 전 세계적으로 주요 사망 원인 중 하나입니다. 이러한 심혈관 질환의 중심에는 콜레스테롤이 있습니다. 많은 사람들이 콜레스테롤을 단순히 '나쁜 것'으로 인식하고 있지만, 사실 콜레스테롤은 우리 몸에 필수적인 물질입니다.
우리 몸의 모든 세포는 콜레스테롤이라는 지방 성분으로 구성되어 있으며 콜레스테롤은 세포막을 구성하고 있습니다. 콜레스테롤은 체내의 막 표면에 있으면서 막을 보호하고, 혈관벽이 찢어지는 것을 예방하며 적혈구의 수명을 오래 보전시킵니다.
또한 콜레스테롤은 신경 세포의 기능 유지, 비타민 D, 부신 스테로이드 호르몬인 코르티솔과 알도스테론, 성 호르몬인 프로게스테론, 에스트로겐, 테스토스테론 및 그 유래물을 합성하는 주요 전구체 분자로 중요한 역할을 합니다.
하지만 혈액내 콜레스테롤 수치가 높아지면 동맥벽에 침전물을 형성하여 동맥경화, 심근경색, 뇌졸중과 같은 심혈관 질환의 위험이 높아집니다.
2. 인체에서 콜레스테롤 생합성(cholesterol biosynthesis)
콜레스테롤 합성은 주로 간에서 이루어지며, 아세틸-CoA(acetyl-CoA)로부터 시작되어 HMG-CoA가 되고 HMG-CoA 환원효소(HMG-CoA reductase)에 의해 메발론산(mevalonate)이 만들어지고 나서 스쿠알렌(squalene)을 거처 최종적으로 콜레스테롤(cholesterol)이 생합성됩니다. 이 과정은 약 37단계의 반응을 거칩니다. 주요 효소인 HMG-CoA 환원효소가 속도제한 효소로 작용하며, 스타틴(statin)계열 약물의 표적이 됩니다.
하루에 약 1,000mg의 콜레스테롤이 합성되며 전신에 약 35g이 존재합니다. 세포 유형과 장기의 기능에 따라 양은 다르지만, 모든 세포는 필요에 따라 콜레스테롤을 합성합니다. 하루에 합성되는 콜레스테롤 중 20-25%는 간에서 합성되며 장, 부신, 생식 기관도 다량의 콜레스테롤을 합성하는 곳입니다.
3. 혈액 속에서 지질단백질(lipoprotein) 형태로 운반되는 콜레스테롤
혈중 콜레스테롤은 음식으로 섭취한 콜레스테롤과 세포에서 분비한 콜레스테롤로 이루어져 있고, 혈중에서 콜레스테롤은 지질단백질(lipoprotein, 지단백질 또는 지단백)을 형성해서 이동합니다.
1) 지질단백질(lipoprotein)
지질단백질(lipoprotein)은 아포지질단백질(apolipoprotein)과 지질(lipid)의 수용성 복합체로서 주로 혈액이나 세포외액에서 지질을 운반하는 역할을 합니다. 지질은 물에 녹지 않는 특성이 있어 혈액과 같은 수성 환경에서는 독립적으로 이동할 수 없습니다. 따라서 단백질과 결합하여 지질단백질 형태로 변환된 후 혈액 속에서 안정적으로 이동하며 몸 곳곳으로 지질을 전달합니다.
지질단백질은 간이나 장에서 합성되거나, 전구체 지질단백질의 변화로부터 발생하고, 세포지질과 외인성 지질단백질(또는 아포지질단백질, apolipoprotein)로부터 세포막에서 조립됩니다.
2) 지질단백질의 구조(structure of lipoprotein)
지질단백질은 단층 인지질과 콜레스테롤의 외부 껍질을 가지고 있고, 아포지질단백질은 지질단백질 복합체를 안정화합니다. 지질단백질 내부에는 콜레스테롤 에스터와 중성지방이 있습니다.
2-1) 아포지질단백질(apolipoprotein, 또는 apoprotein)
아포지질단백질은 지질과 결합하여 지질단백질을 형성하는 단백질이며 사람의 혈장 지질단백질에는 적어도 10종류가 있습니다. 아포지질단백질(apolipoprotein)에서 아포(apo)란 지질이 없는 형태의 단백질을 말합니다.
아포지질단백질은 효소를 활성화하는 보조인자(cofactor)로서의 역할, 세포 수용체에 결합하는 리간드(ligand)로서의 기능, 지질단백질의 대사와 조직으로 흡수 조절, 지질을 안정적으로 포장하고 지질단백질이 간이나 세포 등으로 가도록 역할을 합니다.
2-2) 지질 (lipid)
① 콜레스테롤과 콜레스테롤 에스터(cholesterol and cholesteryl ester)
콜레스테롤은 세포막의 구조성분으로 세포막의 유동성을 조절하고, 특정조직에서는 담즙산(bile acid), 스테로이드 호르몬, 비타민D 등의 전구체로 있습니다.
콜레스테롤 에스터(cholesteryl ester, CE)는 콜레스테롤의 저장형태로서 간에 저장되어 있다가 지질단백질 형태로 혈액에 분비되어 콜레스테롤을 필요로 하는 다른 조직으로 운반됩니다.
⓶ 중성지방(triglyceride, TG)
중성지방은 트리글리세라이드 (triglyceride, TG 또는 triacylglycerol, TAG)와 콜레스테롤 에스터로 있습니다. 대부분의 중성지방은 트리글리세라이드로 이루어져 있기 때문에 흔히 중성지방이라고 하면 트리글리세라이드를 가리킵니다.
트리글리세라이드(triglyceride, TG 또는 triacylglycerol TAG)는 1개의 글리세롤(glycerol)과 3개의 지방산(fatty acids)으로 구성되어 있으며 에너지원으로 사용됩니다.
③ 인지질(phospholipid)
인지질은 당지질(glycolipid)과 콜레스테롤, 단백질과 함께 세포막의 주요 성분으로 인을 포함하는 지질의 일종으로 트리글리세라이드와 유사한 구조로 있습니다.
인지질은 2개의 지방산과 1개의 인산기가 결합되어 있으며 그중 지방산은 한 개의 포화지방산과 한 개의 불포화지방산으로 구성되어 있고, 세포막 형성에 중요한 역할을 합니다.
4. 지질단백질(lipoprotein)의 종류
지질단백질(lipoprotein)은 크게 4가지 종류로 있습니다.
1) 암죽미립(chylomicron)
암죽미립은 소장에서 생산되며 소장에서 흡수된 지방을 간과 세포로 운반하는 역할을 합니다. 콜레스테롤 수송 분자 중에서 가장 밀도가 낮은 것으로, 껍질에 아포지질단백질 B-48, C, E가 있습니다. 근육 혹은 에너지나 지방 생산이 필요한 다른 조직으로 지방을 운반하여 지방산이 연료로 소비되거나 저장되도록 합니다. 사용되지 않은 콜레스테롤은 콜레스테롤이 풍부한 암죽미립 잔여물에 남아 간으로 이동합니다.
2) 초저밀도 지질단백질(VLDL, very low density lipoprotein)
트리글리세라이드가 가장 많으며 간에서 생성되어 지질단백질로 혈류를 따라 순환하고, 신체의 말초 지방과 근육 조직으로 이동합니다.
VLDL은 지질단백질 지질분해효소(LPL, lipoprotein lipase)에 의해서 가수분해가 되면서 점차적으로 저밀도 지질단백질(LDL, low density lipoprotein)로 전환이 되고, LDL은 혈류를 순환하다가 간이나 말초 조직의 세포에 흡수(endocytosis)됩니다.
3) 중간밀도 지질단백질(IDL, intermediate density lipoprotein)
간세포 표면의 LDL 수용체(LDL receptor)에 결합하여 흡수되거나 혈류에서 계속해서 트리글리세라이드를 잃고 LDL 분자가 된다.
4) 저밀도 지질단백질(LDL, low density lipoprotein)
'나쁜 콜레스테롤'로 불리며 단백질 함량이 낮고 지질 함량이 높습니다. 간에서 만들어진 콜레스테롤을 말초조직으로 운반하는 역할을 하며 과잉될 경우 혈관 벽에 쌓여 동맥경화를 유발합니다.
5) 고밀도 지질단백질(HDL, high density lipoprotein)
'좋은 콜레스테롤'로 알려져 있으며, 구조적으로는 단백질 함량이 높고 지질 함량이 낮은 특징을 가집니다. 주요 기능은 말초조직의 과잉 콜레스테롤을 간으로 운반하여 제거합니다.
5. 지질단백질의 대사(lipoprotein metabolism)
소장에서 합성된 암죽미립(chylomicron)을 중심으로 대사되는 외인성 경로(exogenous pathway)와 간에서 합성된 초저밀도 지질단백질(VLDL)을 중심으로 대사되는 내인성 경로(endogenous pathway)가 있습니다.
1) 외인성 경로(exogenous pathway)
암죽미립(chylomicron)은 소장 상피세포에서 식이성 중성지방(triacylglycerol), 콜레스테롤, 지용성 비타민, 콜레스테롤 에스터와 Apo B-48 단백질로 합성되고 림프관을 통해서 이동하다가 왼쪽빗장밑정맥(left subclavian vein)에서 혈중으로 들어갑니다.
암죽미립은 중성지방과 콜레스테롤을 장 세포에서 순환계로 수송하는 역할을 합니다. 지방조직과 근육조직에서는 암죽미립의 중성지방을 지방산과 글리세롤로 전환하여 에너지를 공급받습니다.
2) 내인성 경로(endogenous pathway)
간에서 내인성 트리글세리드와 콜레스테롤로 VLDL이라는 지질단백질이 합성되고 혈류를 따라 순환하며 신체의 말초 지방과 근육 조직으로 이동합니다.
VLDL은 LPL(lipoprotein lipase)에 의해 가수분해가 되어 IDL로 변환되고 더 분해되어 LDL로 전환이 됩니다. LDL은 혈류를 순환하다가 간이나 말초조직의 세포에 흡수(endocytosis) 됩니다.
6. 인체에서 콜레스테롤의 분해, 재활용 및 배설
콜레스테롤은 간에서 글라이신, 타우린, 글루쿠론산, 황산염과 결합되어 다양한 담즙산으로 산화됩니다. 담즙산은 콜레스테롤과 함께 간에서 배출되어 담낭으로 이동하며, 약 95%의 담즙산은 장에서 재흡수되고, 나머지는 대변으로 손실됩니다.
담즙산의 배출과 재흡수는 식이 지방의 소화와 흡수에 필수적인 장간 순환(enterohepatic circulation)의 기초를 형성합니다. 담낭에서 농축된 경우에 콜레스테롤은 결정화하여 담석의 주요 성분이 되기도 합니다.
7. 콜레스테롤 진단기준
콜레스테롤은 인체에 필요한 필수 영양소로서 있지만, 일정량 이상으로 높으면 건강에 해롭습니다. 혈중 콜레스테롤 농도가 높으면 동맥경화, 협심증, 심근경색증(허혈성 심장병이라고도 합니다.) 등의 심장질환과 뇌졸중, 고혈압 등의 뇌혈관 질환이 발생할 가능성이 높으며 또한 주요 사망원인이기도 하기 때문에 무엇보다 이러한 질병에 대한 이해와 예방, 조기 진료가 필요합니다.
우리가 흔히 말하는 콜레스테롤은 총콜레스테롤이며, 이는 다음의 식에 의해 계산될 수 있습니다.
총콜레스테롤(TC) = HDL-C + LDL-C + 중성지방(TG) X 0.2
8. 혈중 콜레스테롤 개선에 영향을 주는 건강기능식품의 기작
건강기능식품이 혈중 콜레스테롤 개선에 영향을 미치는 방법에는 크게 4가지가 있습니다.
1) 소장에서 콜레스테롤 흡수를 억제하여 콜레스테롤 수치를 낮추는 작용
키토산, 키토올리고당, 식물스테롤 등의 건강기능식품은 소장에서 콜레스테롤과 결합하여 콜레스테롤 흡수를 억제합니다. 이렇게 흡수되지 못한 콜레스테롤은 변으로 배출되어 콜레스테롤 수치가 낮아집니다.
2) 담즙산의 재흡수를 억제하여 콜레스테롤 수치를 낮추는 작용
구아검 가수분해물 등의 건강기능식품은 장내 담즙산을 흡착하여 재흡수를 방해하고 배출을 촉진합니다. 담즙산은 콜레스테롤에서 생성되기 때문에, 배출이 증가하면 간에서 더 많은 콜레스테롤을 사용하여 담즙산을 생성하게 되어 혈중 LDL 콜레스테롤(나쁜 콜레스테롤) 수치가 감소합니다.
3) 콜레스테롤의 합성을 억제하여 콜레스테롤 수치를 낮추는 작용
식품으로 섭취하는 것 외에 우리 몸에서는 콜레스테롤을 합성하는데, 이 과정에서 HMG-CoA 환원효소(HMG-CoA reductase)가 콜레스테롤을 합성하는 속도를 조절합니다. 홍국 등의 건강기능식품은 HMG-CoA 환원효소를 저해하여 콜레스테롤 합성을 방해하고 혈중 콜레스테롤의 수치를 낮춥니다.
4) HDL과 LDL을 조절하여 혈액 중 콜레스테롤 수치를 낮추는 작용
혈액 중의 LDL의 비율이 높으면 혈관손상의 위험이 높고 HDL의 비율이 높으면 혈중 콜레스테롤 수치를 낮출 수 있습니다. 감마리놀렌산/레시틴/대두단백/녹차추출물/스피루리나 등의 건강기능식품은 지질단백질(HDL, LDL 등)이 콜레스테롤을 운반하는 과정 중 여러 효소를 조절하여 혈중 HDL의 수치를 높이거나 LDL의 수치를 낮춥니다.
9. 건강기능식품 종류
2025년 현재 건강기능식품에는 고시형 기능성 원료 19종과 개별인정원료 15종 24개가 등록되어 있습니다.
1) 고시형 기능성 원료 19종
식물스테롤/식물스테롤에스테르, 글루코만난(곤약, 곤약만난), 대두단백, 마늘, 옥수수겨식이섬유, 레시틴, 대두식이섬유, 귀리식이섬유, 홍국, 스피루리나, 키토산/키토올리고당, 클로렐라, 구아검/구아검가수분해물, 감마리놀렌산 함유 유지, 이눌린/치커리추출물, 차전자피식이섬유, EPA 및 DHA 함유 유지, 난소화성말토덱스트린, 녹차추출물
2) 개별인정원료 15종
아마인, 창녕양파추출액, 보이차추출물, 식물스타놀에스테르, 황국(Aspergillus 발효물 MK01), 정제오징어유, 홍국쌀, 적포도발효농축액, 디글리세라이드 함유유지, 보리 베타글루칸 추출물, 복분자 추출물(RE-20), 씨폴리놀 감태주정추출물, 유산균복합물(AB-LIFEⓇ), 사탕수수 왁스 알코올, B. breve IDCC 4401(BBR4401) 열처리배양건조물
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