황산 콘드로이틴인 뮤코다당류

1. 황산 콘드로이틴에 대해
2. 황산 콘드로이틴의 생리학적 영향

황산 콘드로이틴에 대해

탄수화물과 연관된 당류인 황산 콘드로이틴은, 뮤코 다당류로 분류됩니다. 상업적으로 판매되는 황산 콘드로이틴은 흰색 소금과 비슷하게 생긴 흰색 가루의 형태를 띱니다. 뮤코 다당류와 탄수화물의 가장 큰 차이점은, 뮤코 다당류에 비해 탄수화물은 질소와 항원을 포함하지 않은 단순한 구조를 가지고 있다는 것입니다. 반면, 뮤코 다당류는 분자 내에 질소 원자와 항원의 성질을 띈 복잡한 구조로 되어 있습니다. 단백질과 핵산은 질소가 들어있는 중요한 화합물이며, 면역성을 띈 자질로 잘 알려져 있지만, 그렇다고 뮤코 다당류의 면역성이 떨어진다는 것은 아닙니다. 황산 콘드로이틴같은 뮤코 다당류의 경우엔, 단백질과도 같이 지금 당장도 저희 신체를 유지하는 중이랍니다! 뮤코 다당류는 사실 프로테오글리칸의 옛 이름이지만, 많은 연구자들 사이에서 그 이름이 쓰입니다. 황산 콘드로이틴의 성질을 요약하자면, 음성 전자성을 띈 하나의 거대한 복합 분자가 생리적 그리고 약학적 특징을 결정 짓는다는 것입니다. 콘드로이틴 말고도, 부분적으로 단백질 분자가 상승적으로 동시에 일하는 여러 종류의 다른 뮤코 다당류들이 존재합니다.

설탕에 대해

화학적으로 설탕은 수산기(水酸基)와 탄소화합물이 하나의 분자로 압축된 형태를 띄고 있습니다. 설탕 내의 가장 단순한 구조를 지닌 당류는 단당류(單糖類)로, 그것의 대표적인 성분인 포도당은 사람의 신체와 대부분 동/식물류에 존재합니다. 지구상에 존재하는 식물이 1년 동안 생산하는 포도당은 10억 톤 이상이라 추산됩니다. 2개의 단당류(單糖類)가 연결 됐을 때 이당류가 되고, 3개가 연결 됐을 때 삼당류가 됩니다. 가장 잘 알려진 이당류는 자당 혹은 그래뉴당으로 요리에 가장 흔하게 쓰이는 설탕입니다. (*주석 : 한국 시장에선 그라뉴당 이라고 표기되기도 합니다.) 2-10개의 분자로 이루어진 단당류는 올리고당으로 11개 이상으로 되어있는 것은 다당류(多糖類)가 됩니다.

단당류

포도당(글루코오스)은 지구상에서 가장 흔하게 생산되는 단당류입니다. 사람 혈액의 0.1%정도를 차지하는데, 자당의 약 70% 정도로 달콤합니다. 복숭아(4%)나 배(4%) 등, 수 많은 종류의 과일에 들어있습니다.

과당은 포도, 사과, 배 등의 달콤한 과일에 한 5-8% 정도 들어있습니다. 이 당류는 가장 달콤한 (자당의 1.7배)당류로 알려져 있습니다. 이 당류 또한 0.5%정도 사람의 혈액 속에 들어있습니다.

갈락토오스 당류가 자당의 30% 정도 달하며, 뇌 신경 조직에서 주로 발견되는 성분입니다. 신체에서는 포도당에서 합성화되며 자유 형태소로 발견되지 않습니다.

올리고당

자당 (수크로오스) 이것은 흔히 요리에 쓰이는 그래뉴당으로 알려져 있습니다. 화학적으로 이당류로 분류되며, 단당류(單糖類)로 분해되기 전엔 사람 신체에 흡수되지 못합니다.

젖당은 점샘에서 합성되며, 우유 안에만 들어있습니다. 슈크로오스의 16% 정도 달콤합니다.

엿당 이 당류는 많은 종류의 음식물에 들어가 있으며, 탄수화물을 맥아 용액으로 분해했을 때 생성됩니다. 흔히 자연적으로 발견되진 않습니다.

프락토올리고당(올리고플럭토오즈) 이 당류는 한 개 혹 그 이상의 수크로오스와 과당이 연결됐을 때 만들어 집니다. 우엉이나 양파 같은 야채에서 발견되며, 사람의 소화 기관에 흡수되지는 않지만, 장기 내의 비피더스균이 흡수하기 때문에 신체에 이로운 것으로 알려져 있습니다.

다당류

녹말 은 다수의 포도당이 서로 연결되어 있는 형태의 다당류로 다양한 종류의 식물들에 의해 생성되며 사람의 주요 활동 영양원이 됩니다.

글리코겐 이것은 동물들에게서 발견되는 저장 다당류입니다. 아밀로펙틴 (녹말 주성분의 하나)와 비슷하지만 사람에게 더 많은 영향력을 발휘합니다. 분자는 매우 큰 사이즈로, 사람의 관절과 간에 다수 발견됩니다.

셀룰로오스(섬유소) 는 지구상에서 가장 자주 생성되는 탄소화합물로, 매년 식물이 합성해내는 양은 1조 톤 이상에 육박합니다. 녹말(탄수화물)과 비슷하게 포도당으로 만들어져 있지만, 사람 몸이 흡수할 수 없는 다른 구조로 되어 있기 때문에 활동 영양원으로써는 쓸모가 없습니다. 하지만, 셀룰로오스를 분해하는 효소를 생성하는 미생물을 품고 있는 양, 낙타 등의 다른 동물들의 음식물이 될 수 있습니다.

황산 콘드로이틴 전형적인 뮤코 다당류로 분류되며 1861년도에 물렁뼈에서 성공적으로 축출할 수 있었습니다. 황산 콘드로이틴의 발견 90년이 지난 후, 나고야 대학의 사카루 스즈키 교수의 효소(황산 콘드로이틴을 이당류로 나누는 것을 가능하게 해주는) 사용법 덕분에 타입 A, B, C의 3가지 황산 콘드로이틴을 생성할 수 있게 되었습니다(D 타입까지 총 4가지가 발견되었지만, 타입 D는 최근에 발견되었습니다).

동물의 연골 (닭 볏, 연골어류)은 황산 콘드로이틴의 주 재료가 됩니다. 일본은 황산 크로이틴을 최대 생산하는 나라로서, 1993년에는 전 세계의 총 황산 콘드로이틴 생샨량 130 톤 중에 100톤을 생산해 냈습니다. 생산한 100톤 중 90톤은 약품과 식품 산업에서 사용되었으며 나머지 10톤은 화장품 생산에 사용되었습니다.

“콘드로이틴” 이란 단어의 유래는 그리스에서부터 시작됐으며, 그 의미는 “물렁뼈의 원천”이라는 의미를 내포하고 있습니다. 연골 조직은 주 요소인 황산 다당균에 의해 크게 영향 받는 독특한 성질을 가지고 있습니다. 하지만 이러한 독특하며 복잡한 성질 때문에 화학적 합성이 불가능하기 때문에, 상업적 생산을 하기 위해선 동물 연골 조직 추출 혹은 미생물 배양을 해야 합니다. 수 차례의 연구 결과가 증명했듯이, 황산 콘드로이틴은 다른 당류에 비해 훨씬 더 넓은 조직 분포도를 지니고 있습니다. 연골 뿐만이 아닌 뼈, 그리고 다른 경조직을 비롯한 뇌와 대부분의 장기들에도 발견됩니다. 그 뿐만이 아니라 상당수의 장기들의 생활 기능을 담당하는 것으로 밝혀졌습니다. 4가지의 황산 콘드로이틴이 있는데: A, B, C, 그리고 D 타입이 있습니다. 이들 중에, A와 C의 유일한 차이점은 황산염 그룹의 위치가 다르다는 점 밖에 없기 때문에, 이 둘의 성질과 조직 분포도가 거의 동일합니다. 반대로, B와 D타입은 서로 많이 다르기 때문에 성질과 조직 분포도의 차이점은 큽니다.

1. 황산 콘드로이틴 A와 C 이 황산 콘드로이틴 타입들은 척추 동물과 환형동물, 연체동물 등 여러 동물들의 연골 뼈의 기반 부분과 연결부위의 세포 조직에 존재합니다. 체내의 황산 콘드로이틴은 주로 다른 뮤코 다당류와 단백질과 연결되어 프로테오글리칸의 형태를 취합니다.
2. 황산 콘드로이틴 B황산 콘드로이틴 B의 구조는 황산 콘드로이틴 A와 매우 비슷하며, 피부 조직에서 처음 발견되었기 때문에 황산 데르마탄이라 흔히 알려져있습니다. 이 뮤코 다당류는 이듀론산(iduronic acid)의 형태를 지닌 이도오스(idose)라는 희귀한 당류를 지니고 있으며, 이는 다른 황산 콘드로이틴 타입들과는 성질이 다른 이유가 됩니다. 피부를 제외하고도, 허파, 심장 판막, 탯줄과 다른 세포에 분배되어있습니다. 콜라겐에 얽매여 있는 이 당류는, 세포의 고수를 억제하는 거대한 분자를 생성합니다. 이 효과는 암 세포가 퍼지는 것을 막기 때문에 매우 중요합니다.
3. 황산 콘드로이틴 D 은 상어의 연골 뼈에서 처음 발견 되었습니다. 구조적으로 황산 콘드로이틴 C와 유사점을 보이지만, 좀 더 많은 수의 황산염 그룹을 지니고 있기 때문에, 독특한 생리적인 영향을 끼칩니다.

황산 콘드로이틴의 생리학적 영향

황산 콘드로이틴을 포함한 뮤코 다당류는, 어떤 형태를 취하든 단백질과 묶인 채 기능하기로 알려져 있습니다. 하지만 뮤코 다당류 중에서 히알루론산 (동물 조직 속의 산성 다당류)는 예외입니다. 다당류 : 단백질의 비율은 특정한 조직에 따라 달라집니다. 사진에 나와 있듯이, 물렁뼈 안에 들어있는 프로테오글리칸 길이가 매우 길은 히알루론산 분자는 그것의 핵심과 단백질 분자의 역할을 하며 (이 또한 마찬가지로 분자당 300,000g 정도로 무게가 나가며 매우 큰 사이즈를 자랑함), 서로 연결되어 있습니다. 황산 콘드로이트와 케라탄 황산(keratin sulfate)도 마찬가지로 핵에 연결되어 있어, 프로테오글리칸은 빗 같은 형태를 지닙니다. 왜 이러한 형태를 지녔는지는 아직 밝혀진 바가 없지만, 한 가지 확실한 점은 (수백 개의 프로테오글리칸이 단백질을 서로 연결고리로 삼아 단단히 묶여 히알루론산 핵에 늘어뜨려졌을 때), 총 무게가 50,000,000g 이상 나가는 거대 프로테오글리칸을 막을 수 있는 방해물은 아마 없을 것이라는 점 입니다.

황산 콘드로이틴은 우리 신체의 “군수 관리”의 작업을 책임지고 있습니다.

사람 장기 내의 가장 흔한 세포는 항상 물, 무기 이온, 비타민, 호르몬 등을 저장하는 프로테오글리칸(황산 콘드로이틴을 지닌)입니다. “군수 관리”를 제외하고는, 프로테오글리칸은 또한 “세관 사무소”의 작업 또한 처리하는데, 마치 신경 아교 세포(glial cells)와 비슷하게, 들어오는 입자들을 점검해 통과를 허가하거나 거부하는 일을 합니다.

황산 콘드로이틴과 수분 보유량

의심의 여지가 없이, 물은 사람과 다른 동물들에게 있어서 가장 중요한 구성 성분임은 틀림없습니다. 종종 생명의 근원이라 불리는 단백질과 황산 콘드로이트는 오직 물만이 매개체로써 존재 할 때만 제 역할을 기능합니다. 적어도 우리 태양계 내에서 물이 없다면, 생명은 존재하지 않을 것입니다. 아래의 테이블에 나와있듯이, 물이 인간 신체에 차지하는 비율은: 남성은 61퍼센트, 여성은 51퍼센트이며, 신생아는 80퍼센트 이상이라고 합니다! 여성은 남성보다 지방의 비율이 더 높은 것에서 차이점이 나타납니다. 흥미로운 것은, 매우 단단해 보이는 근육 안의 수분율 (약 75%)은 사실 혈액 (80%)이나 뇌 (68-84%)와 큰 차이를 보이지 않는다는 것입니다.

수분 유지는 건강한 삶을 살아가기 위해선 매우 중요한 요소입니다. 탈수로 몸에 수분이 부족하거나, 반대로 필요 이상의 수분을 초과해 흡수해버리는 것은 바람직하지 못합니다. 최악의 상황은, 물 그 자체를 공급받을 수 없는 상황에 놓이게 되는 것 입니다. 만약 몸의 수분량이 정상 수치보다 10% 정도 떨어진다면, 몸 속의 세포는 신진대사의 교환을 행하지 못할 것입니다. 만약 20% 정도 떨어진다면, (예를 들어 콜레라 감염 때문에) 확실한 죽음을 의미할 것입니다. 이를 방지하기 위해, 시상하부(視床下部)라는 뇌의 깊은 곳에 있는 한 부분이 신체 내의 수분율을 조종합니다. 이는 조직과 장기 세포 사이에 있는 물질에서 발견되는 프로테오글리칸 내의 황산 콘드로이틴 덕분에 가능한데, 황산 콘드로이틴은 수분을 저장하는 기능만 가지고 있기 때문입니다. 프로테오글리칸의 거대한 분자 내에는, 황산 콘드로이틴의 산성 그룹(acidic groups)과 카르복시기(carboxyl group)라는 물을 끌어들이는 성질을 갖고 있습니다. 덕분에 음전하(陰電荷)를 띄어 수분 분자를 끌어들이며, 더 나아가 나트륨 이온(Sodium Ion)을 당겨 삼투 현상으로 인해 더 많은 양의 물을 모읍니다. 황산 콘드로이틴의 물을 끌어당기는 성질은 피부 건강에도 매우 큰 영향력을 끼칩니다.