지질의 대사 (지단백, 중성지질)

지단백의 대사

지단백질은 단백질, 인지질, 콜레스테롤, 중성지방으로 구성되어 있습니다. 지단백질은 지질이 혈액과 잘 섞여 운송될 수 있도록 하는 수송체계입니다. 이러한 지단백질의 대사 과정은 식사 직후와 공복시공복 시 다르게 나타납니다. 지단백질의 대사과 어떤 경로로 어떤 효소로 이루어지는지 식사 직후와 공복 시가 어떻게 다른지에 대해 자세하게 정리하고자 합니다.

 

식사 직후의 지단백 대사

지질합성이 증가하는 쪽으로 진행되어 여분의 포도당을 지질로 저장하는 경로가 촉진됩니다. 아세틸 CoA 카르복실화효소(acetyl COA carboxylase), 지방산 합성효소(fatty acid synthetase), 말산효소(malic enzyme), NADPH를 공급하는 오탄당 회로의 효소들의 활성도가 증가됩니다. 세포 밖의 지질은 분해시키는 LPL 활성이 촉진되어 식사로 공급받거나 간에서 합성된 중성지질(TG)을 분해해 조직으로 흡수한 후 에너지로 사용하거나 주로 나중에 사용하기 위해 중성지질(TG)로 저장합니다. 지방조직 내의 중성지질(TG)을 분해시키는 호르몬 민감성 지질분해효소(HSL)의 활성은 감소되어 불필요하게 중성지질(TG)을 분해시키지 않습니다. 중간 사슬 지방산은 에너지생성에 우선 사용되고 긴 사슬지방산은 저장됩니다. 지방산의 불포화 과정은 간에서 일어나는데 새로 만든 EPA, DHA 등은 간세포막 인지질에 결합되기도 하고 다른 조직으로 이동되기도 합니다. 지방산은 체내에서 장쇄화(elongation)와 불포화(desaturation) 반응을 거치기도 하는데 그 예로 리놀레산은 아라키돈산으로 전환되어 세포막의 인지질을 이룹니다.

 

공복 시 지단백 대사

포도당의 저장형태인 글리코겐이 분해됩니다. 간의 지질이나 VLDL 등에서 방출되는 지방산이 에너지원으로 사용됩니다. 식사 후와 다르게 호르몬 민감성 지질분해효소의 활성이 증가되고 LPL 활성은 감소됩니다. 호르몬 민감성 호르몬의 작용으로 지방조직에서 방출된 지방산은 알부민의 도움으로 혈액 내에서 이동하며 조직의 막을 통과하고 그곳에서 산화해 에너지원이 됩니다. 공복이 지속되면 지방산은 간에서 케톤체를 형성하여 근육 등 다른 조직의 에너지원으로 사용합니다.

 

중성지질 대사

글리세롤과 3개의 지방산으로 이루어진 중성지질은 포화지방산이 많은 경우 상온에서 고형이고 불포화지방산이 많이 포함되면 액체상태입니다. 불포화지방산에 수소를 첨가하면 고체화할 수 있고 산패를 방지할 수 있으나 트랜스 지방산이 형성됩니다. 중성 지질는 생체와 음식의 주요 지질형태이고 조직의 보호와 지용성 비타민의 이동에도 관여하며 음식에 맛과 질감을 주며 포만감을 줍니다. 이러한 중성지질의 대사는 지질 분해와 지질 합성으로 나눌 수 있습니다.

 

지질 분해

지질 분해(lipolysis)는 주로 공복 시에 지방조직이나 간에 저장된 중성지질이 글리세롤과 지방산으로 분해되는 것입니다. 지방산의 산화는 미토콘드리아에서 일어나므로 세포질에 있는 지방산이 미토콘드리아로 이동되어야 합니다. 지방산은 아실 CoA(acyl CoA synthase)로 활성화된 후 카르니틴과 결합하여 미토콘드리아 내부로 이동합니다. 그 내에서 다시 아실 CoA(acyl CoA synthase)로 전환된 후 베타산화가 일어납니다. 베타산화는 지방산의 분해 시 베타위치에 있는 탄소에서 탈수소반응, 수화반응, 탈수소반응, 티올분해반응 의해 원래의 아실 CoA(acyl CoA synthase) 보다 탄소 수가 2개 적은 지방산 아실 CoA가 생성되는 과정입니다. 이 과정을 반복하면 여러 개의 아세틸 CoA가 생성되는데 이것을 TCA 회로로 보내 에너지를 생성합니다. 아실 CoA(acyl CoA synthase)에서 1개의 아세틸 CoA가 분해해서 나올 때마다 FADH2와 NADH가 나타나고 전자전달계로 가서 4 ATP가 생산됩니다. 불포화지방산은 이중결합의 2개 앞쪽 탄소에 이성질화효소(isomerase)가 작용하여 이중결합을 이동시켜 에노일 CoA(enoyl CoA)가 됩니다. 이렇게 만들어진 에노일 CoA는 포화지방산처럼 베타산화과정을 거칩니다. 지질 분해로 생성된 지방조직의 글리세롤은 간으로 이동하여 글리세롤 3-인산으로 전환되어 해당과정으로 가거나 포도당신생과정에서 포도당 합성의 전구체로 사용됩니다.

 

지질 합성

체지방은 피하, 복강, 장기 주변 등의 지방조직에 주로 저장되어 있는데 이 지방은 식이지방이거나 에너지영양소 과잉섭취로 인해 합성된 내인성 지방입니다. 지방산 합성은 간이나 지방세포의 세포질과 미토콘드리아에서 각각 독립적으로 일어날 수 있으나 미토콘드리아에서의 합성은 별로 중요하지 않습니다. 지방산 합성에 기질로 이용되는 아세틸 CoA는 당질대사, 일부 아미노산의 탄소골격 분해, 지방산의 산화에서 나타납니다. 지방산 합성은 주로 세포질에서 나타납니다. 아세틸 CoA는 미토콘드리아에서 생성되므로 지방산 합성을 위해 아세틸 CoA가 미토콘드리아에서 세포질로 이동되어야 하는데 아세틸 카르니틴으로 되어 막을 통과하거나 옥살로아세트산에 아세틸기를 주고 시트르산으로 되어 막을 통과한 후 다시 아세틸 CoA로 전환됩니다. 아세틸 CoA는 비오틴을 조효소로 하는 아세틸 CoA 카르복실화효소에 의해 말로닐CoA를 형성합니다. 말로닐 CoA는 아세틸 CoA와 NADPH를 이용해 긴 사슬 포화지방산을 합성합니다. 지방산 합성에 사용되는 NADPH는 오탄당 인산경로에서 공급되거나 말산효소의 작용으로 말산이 피루브산으로 전환되는 과정에서 공급되기도 합니다. 탄수화물의 섭취가 증가하거나 글루코오스 6-인산 탈수소효소의 활성이 증가되면 NADPH가 증가해 지방산 합성이 증가됩니다. 아세틸 CoA로부터 지방산의 합성이 나타나면 우리 몸은 이 지방산의 탄소 수를 더 증가시키거나 불포화도를 늘릴 수 있습니다. 이렇게 생성된 지방산은 해당과정의 중간산물인 글리세롤 3인산과 결합하여 중성지방을 만들어 냅니다.