Dietary supplementation with L-leucine reduces nitric oxide synthesis by endothelial cells of rats (2023)

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37837386/

 

해당 논문은 단백질 합성을 촉진하는 아미노산인 류신(L-leucine)이 혈관 건강과 대사 기능에 미치는 영향을 알아보기 위해 진행됐다. 연구진은 생후 4주령 수컷 쥐에게 저지방식과 고지방식을 먹이면서, 일부 그룹에 1.5% 류신이 포함된 물을 12주간 제공했다. 이후 혈관 내피세포의 산화질소(NO) 생성량, GFAT 효소 활성, 인슐린 감수성, 체중과 지방량, 에너지 소비량 등을 측정해 류신 섭취가 혈관 기능과 대사에 어떤 영향을 주는지 분석했다.

 

핵심 3줄 요약

1. 류신은 근육 합성에는 좋지만, 혈관에서 산화질소 생성을 억제해 혈류 기능을 떨어뜨린다.

2. 류신 보충은 체중 변화 없이 인슐린 감수성을 낮춰 대사 건강에 해로울 수 있다.

3. 비만 개선 효과는 없으며, 정상 체중에서는 혈관 건강을 오히려 해칠 가능성이 있다.

 

연구 방법

• 실험 대상

  • 생후 4주령 수컷 Sprague-Dawley 쥐 44마리 사용

• 식이 구성

  • 저지방식(LF): 지방 10%

  • 고지방식(HF): 지방 40%

  • 두 그룹 모두 15주간 사육해 비만 상태 유도

• 보충 실험

  • 이후 각 식이 그룹을 다시 두 하위 그룹으로 나눔

  • 12주 동안 다음 중 하나를 섭취

    • 1.5% 류신이 들어간 물

    • 1.02% 알라닌(질소량이 같도록 설정된 대조군)

  • 총 4개 그룹 형성

    1. 저지방식 + 알라닌

    2. 저지방식 + 류신

    3. 고지방식 + 알라닌

    4. 고지방식 + 류신

• 측정 항목

  • 내피세포의 NO 생성량

  • GFAT(Glutamine:fructose-6-phosphate transaminase) 효소 활성

  • 전신 인슐린 감수성 (oral glucose tolerance test 기반)

  • 체중, 백색지방(WAT), 갈색지방(BAT), 근육량

  • 산소 소비량, 이산화탄소 배출량, 열 생성량

  • 혈중 아미노산·포도당·지질 농도

  • 항산화 지표(GSH/GSSG 비율)

 

연구 결과

1) 고지방식의 기본 영향

• NO 생성량 21% 감소

• GFAT 효소 활성 42% 증가

• 인슐린 감수성 19% 저하
  → 비만만으로도 혈관 기능과 대사 균형이 악화됨

2) 류신 섭취 효과(저지방식 쥐 기준)

• NO 생성량 14% 감소

• GFAT 효소 활성 35% 증가

• 인슐린 감수성 14% 저하
  → 류신이 내피세포의 NO 합성을 억제하고 인슐린 저항성을 유발함

3) 류신 섭취 효과(고지방식 쥐 기준)

• NO 생성, GFAT 활성, 인슐린 감수성 모두 변화 없음
  → 이미 비만 상태에서는 류신이 추가 악화를 일으키지 않음

4) 체중 및 지방 변화

• 류신 섭취 전후 체중 변화 없음

• 백색지방(WAT), 갈색지방(BAT), 근육량 변화 없음

• 류신은 체중 감소나 지방 연소 효과를 보이지 않음

5) 에너지 대사

• 산소소모량, 이산화탄소 생성량, 열 생산량 모두 변하지 않음
  → 류신은 에너지 소비량이나 대사율에 영향을 주지 않음

6) 혈중 아미노산 변화

• 혈중 류신 농도 69% 증가

• 아르기닌 농도 19% 증가

• 글리신 농도 13% 감소
  → 류신 과잉은 아르기닌-글리신 대사 균형에 영향을 줄 가능성 있음

7) 항산화 능력

• GSH/GSSG 비율 변화 없음
  → 류신은 산화스트레스나 항산화 방어에 영향을 주지 않음

8) 간과 근육의 대사 변화

• 고지방식 쥐에서 간과 근육의 지방 농도 각각 25~26% 증가

• 류신은 이러한 지방 축적을 악화시키지 않음

 

 

류신 섭취가 혈관 내피세포 기능과 인슐린 감수성에 미치는 영향

• NO Synthesis: 저지방식(LF) 쥐에서 류신을 섭취하면 NO 생성량이 212에서 183으로 줄어 혈관 이완 기능이 떨어졌다.

• GFAT Activity: 류신 섭취군에서 GFAT 효소 활성이 높아져(109 → 147), NO 합성을 방해하는 대사 경로가 활성화됐다.

• Insulin Sensitivity Index: 저지방식 쥐에서 류신 섭취 시 인슐린 감수성이 낮아지는 경향이 나타났다(1083 → 1256).

 

연구 결론

류신 섭취는 혈관 내피세포의 산화질소 생성량을 약 14% 감소시켜 혈관 확장 기능을 떨어뜨렸고, 동시에 GFAT 효소 활성은 35% 증가, 인슐린 감수성은 14% 저하됐다. 즉, 류신은 혈관 이완과 포도당 대사를 방해해 혈압 조절과 혈당 조절 모두에 악영향을 미쳤다. 반면 체중, 지방량, 근육량, 에너지 소비량에는 뚜렷한 변화가 없었다. 결국 류신은 비만이나 대사질환 개선에 도움을 주지 못하며, 오히려 정상 체중 상태에서는 혈관 기능을 악화시킬 수 있는 요인으로 작용했다.