Glycine and aging: Evidence and mechanisms (2023)

https://doi.org/10.1016/j.arr.2023.101922

 

해당 리뷰 논문은 글리신이라는 단순한 구조의 비필수 아미노산이 노화에 어떤 영향을 미치는지를 다뤘다. 연구진은 다양한 동물 모델에서 글리신이 수명을 연장하고 노화 관련 질환을 완화한다는 실험 결과들을 정리했으며, 글리신이 메티오닌 대사를 조절하고 자가포식을 유도하는 방식으로 노화를 억제할 수 있다는 기전을 제시했다. 특히 GNMT(glycine N-methyltransferase) 효소를 통한 사르코신 생성, 스퍼미딘 증가, 자가포식 유도가 핵심 메커니즘으로 논의되었다.

 

글리신의 생리적 기능 및 생합성 경로

• 글리신은 비필수 아미노산으로, 체내에서 다양한 경로로 합성 가능하다.

• 주요 생합성 경로는 다음과 같다:

  • 세린으로부터 SHMT1/2 효소에 의해 변환됨

    • SHMT1: 세포질형

    • SHMT2: 미토콘드리아형

  • 콜린, 하이드록시프롤린, 사르코신으로부터도 글리신이 생성된다.

  • PIPOX: 사르코신을 글리신으로 산화

  • AGXT: 글리옥실산을 글리신으로 전환

• SHMT1과 AGXT의 발현은 나이에 따라 감소한다는 RNA-Seq 메타분석 결과가 있음

• 글리신은 경구 및 정맥 투여 시 뇌, 혈장, 뇌척수액 등 다양한 조직에서 농도 증가가 관찰됨

• 용량에 따라 반감기(half-life)는 26~245분으로 다양하다

 

글리신의 수명 연장 효과: 동물 기반 연구

1. 설치류 실험

• 쥐(F344 strain)

  • 글리신을 8% 또는 12% 비율로 포함한 식단 제공 시

  • 최대 수명: 30.8% 증가, 중간 수명: 28.4% 증가

  • 대사 지표 개선: 공복 혈당, 인슐린, 트리글리세라이드, IGF-1 수치 감소

• 마우스 (Interventions Testing Program)

  • 8% 글리신 보충식 제공

  • 암컷 3.7%, 수컷 6.2%의 중간 수명 연장

  • 기관별 차이 존재 (지리적 실험소별로 효과 상이)

  • 폐 선암 발생률 감소, 체중 증가 억제 등 건강 수명 지표도 향상

• 글리신+N-아세틸시스테인(GlyNAC) 보충

  • 수컷 24.2%, 암컷 23.4% 수명 연장

2. 선충(C. elegans) 실험

• 글리신 5μM~1mM 농도에서 수명 연장 효과

  • 50μM 및 500μM: 19.2% 중간 수명 증가

3. 초파리 실험

• GNMT 유전자 과발현만으로도 평균 수명 8~10% 증가

• GNMT를 fat body 조직에 한정적으로 발현시켜도 유사 효과

 

글리신의 건강 수명(Healthspan) 관련 효과

• 대사증후군 모델 쥐: 글리신 보충 시 체중 증가 억제, 인슐린 저항성 감소, 장 점막 기능 향상

• 비만 마우스: 식이제한 + 글리신 병용 시 지방 감소 + 제지방량 보존

• 암성 악액질 모델: 글리신 주사로 근육량 보존, 염증 표지자 감소

• 골다공증 모델 (난소적출 쥐): 글리신 보충으로 골밀도 개선, 체중 증가 억제

• 심장비대 모델: 글리신이 심근 비대 억제에 기여

• 신경염증 모델: 인지 기능 보호 및 신경 손상 완화

• 폐암 예방: 장기 투여 시 폐 선암 발생률 감소 확인

 

인간 대상 임상 연구

• 제2형 당뇨병 환자 (n=74)

  • 5g/day 글리신 3개월 보충 시 염증성 사이토카인 감소, HbA1c 개선

• 대사증후군 환자 (n=60)

  • 15g/day 3개월 보충 → 수축기 혈압 감소, 산화 스트레스 완화

• 급성 뇌졸중 환자 (n=200)

  • 1~2g/day, 5일간 투여 → 신경 기능 평가 지표 개선

• 수면 제한 대상자

  • 3g/day 3일간 투여 → 피로 개선, 주간 집중도 향상

• 노인 대상 임상 (n=24, GlyNAC)

  • 글루타치온 수치 회복, 산화 스트레스 및 염증 감소

  • 신체 기능 향상 및 노화 지표 개선

 

글리신의 노화 억제 메커니즘

1. GNMT 활성과 메티오닌 대사 조절

• GNMT는 글리신에 메틸기를 부착해 사르코신 형성

• 이 과정에서 메티오닌 및 SAM 축적 억제

• GNMT 결핍 시 간 내 SAM/SAH 비율이 100배 이상 증가

• GNMT 결핍 마우스는 간암 및 지방간 발생률 증가

2. 사르코신과 자가포식

• 사르코신은 자가포식을 유도함

  • in vitro: 섬유아세포에서 자가포식 지표 증가

  • in vivo: 간에서 자가포식 유도

• 사르코신 수치는 노화와 함께 감소하며, 식이 제한 시 증가하는 특징을 보임

3. 인슐린/IGF-1 신호 억제 및 자가포식 상호작용

• GNMT는 인슐린 신호 억제 → 자가포식 활성화 → 수명 연장

• GNMT 결핍 시 스퍼미딘 보충 효과 상실

• 스퍼미딘 – 사르코신 – GNMT 축이 긴밀하게 연결됨

4. 메티오닌 제한 모방(Methionine restriction mimetic)

• 글리신은 메티오닌 수치를 낮추고 SAM 및 SAH 농도를 조절하여"영양 결핍 상태"를 모방

• 이는 mTOR 경로 억제, AMPK 활성화 등과 연계되어 전형적인 노화 억제 경로와 일치함

 

결론

글리신은 단순한 구조를 가졌지만 GNMT 경로를 통해 메티오닌 축적을 억제하고, 자가포식을 유도하며, 수명과 건강 수명을 모두 연장하는 잠재력을 가진 아미노산이다. 설치류, 초파리, 선충 등에서 수명 연장이 반복적으로 확인되었고, 일부 인간 임상에서도 긍정적인 생리적 효과가 보고되었다. 특히 사르코신과 스퍼미딘 같은 대사물질과의 상호작용을 통해 글리신은 영양 대사, 염증 조절, 인지 기능 유지 등 다양한 노화 관련 지표에 영향을 줄 수 있는 물질로 평가되고 있다.

 

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