Neuroprotective attributes of L-theanine, a bioactive amino acid of tea, and its potential role in Parkinson's disease therapeutics (2019)

https://doi.org/10.1016/j.neuint.2019.104478

 

해당 리뷰 논문은 차에 포함된 생리활성 아미노산인 테아닌(L-theanine)이 파킨슨병(Parkinson's disease, PD)의 병태생리에 어떻게 작용하여 예방 또는 치료 효과를 나타낼 수 있는지를 다양한 실험적 근거를 바탕으로 체계적으로 분석하였다. 테아닌은 뇌의 흥분성 신경전달물질인 글루탐산(glutamate)과 유사한 구조를 가지고 있으며, 글루탐산 수용체에 결합해 그 활성을 억제함으로써 신경세포의 과흥분(excitotoxicity)을 차단하는 효과가 있다. 또한, 항산화, 항염증, 도파민 분비 증가, 운동행동 이상 개선, 기억력 및 인지기능 강화 등 다방면의 신경 보호 작용을 보이는 것이 특징이다.

 

테아닌의 기본 정보

• 화학적 이름: γ-glutamylethylamide 또는 2-amino-4-(ethylcarbamoyl)butyric acid

• 식물 내 함량: 차잎 1kg당 약 10–30g의 테아닌 함유

• 하루 섭취량 예시: 일반적인 홍차 1잔(200ml)에 약 25mg의 테아닌 함유

• 생리적 특성:

  • 수용성이 매우 높음

  • BBB(혈액-뇌 장벽)를 통과해 뇌에 도달 가능

  • 소장에서 빠르게 흡수되며, 0.5~1시간 이내에 혈중 농도 최고점 도달

  • 뇌에서 글루탐산과 경쟁적으로 작용하며 신경전달물질의 농도를 조절함

 

파킨슨병의 병태생리와 테아닌의 작용 기전

1. 파킨슨병의 핵심 병리

• 도파민 생성 세포의 손실: 중뇌의 흑질(substantia nigra)에서 도파민 신경세포가 점차 소실됨

• 글루탐산 과잉 활성: 흥분성 신경전달물질인 글루탐산의 수치가 과도하게 증가하며, NMDA/AMPA 수용체의 과활성으로 신경세포 사멸 발생

• 산화스트레스와 염증 반응: 미토콘드리아 기능 이상, ROS 생성 증가, 염증성 사이토카인 분비 등이 동반됨

2. 테아닌의 주요 작용 메커니즘

1) 글루탐산 수용체 억제

• 테아닌은 글루탐산 수용체(NMDA, AMPA, kainate)에 결합하여 흥분성 과활성을 차단함

• 특히 NMDA-glycine 부위에 대한 결합력(IC₅₀ = 0.011 μM)이 매우 높음

• 이 작용을 통해 세포 내 칼슘 유입을 억제하고, 결과적으로 미토콘드리아 손상과 세포 사멸 경로를 차단함

2) 신경전달물질 조절

• 도파민, GABA, 세로토닌, 글리신, 트립토판 등의 뇌 내 농도를 증가시킴

• 특히 선조체와 해마에서 도파민 수치를 증가시켜 운동 기능과 인지 기능 회복에 도움을 줌

• GABA 수용체 작용을 통해 억제성 신경전달 조절 → 불안 완화, 집중력 향상에 기여

3) 항산화 작용

• 테아닌은 뇌의 항산화 효소(SOD, 카탈라제, 글루타티온)의 발현을 증가시키며

• TBARS, NO, 지질과산화물의 생성을 억제함

• 3-니트로프로피온산(HD 모델)이나 로테논(PD 모델)에 의해 유도된 산화 스트레스도 억제함

4) 항염증 효과

• 고용량 테아닌은 IL-6, TNF-α 등 염증성 사이토카인의 발현을 감소시킴

• 면역 균형(Th1/Th2)을 조절하여 뇌 신경세포의 과염증 반응을 완화함

5) 신경세포 생존 및 재생 촉진

• 해마에서 BDNF, NGF 발현 증가

• 어린 쥐에게 투여 시 해마의 신경 발생(neurogenesis) 증가 → 기억력 향상

• 성체 동물에서도 뇌세포 회복 및 연결성 개선 확인됨

 

테아닌의 운동 기능 개선 및 행동학적 변화

• Huntington 모델 실험: Morris water maze, 강제 수영 테스트, open field test, rotarod test 등에서 운동기능 및 인지능력 향상 확인

• 소아기 섭취 실험: 0.3% 테아닌을 포함한 사료 섭취한 쥐에서 탐색행동 및 기억력 향상

• 도파민 직접 방출 실험: 뇌 내 선조체에 테아닌을 주입하면 도파민이 빠르게 방출됨

 

L-DOPA 유발 이상운동증(Dyskinesia)에 대한 가능성

• 장기적인 L-DOPA 복용은 NMDA 수용체의 NR2B 서브유닛 발현 증가를 초래하며, 이는 이상운동증의 주요 원인 중 하나로 지목됨

• 테아닌은 이와 같은 글루탐산 수용체 과활성에 대한 비경쟁적 길항 작용을 통해 L-DOPA 유발 운동장애(LID)를 완화할 수 있는 잠재력을 지님

• 현재는 이 작용이 ‘가설’ 수준이지만, 기존 치료제인 아만타딘(amantadine) 대비 부작용이 적은 대안이 될 수 있다는 기대가 있음

 

뇌 허혈성 손상 및 기타 신경보호 효과

• 테아닌은 허혈성 뇌 손상 모델에서 신경세포 사멸을 억제하고, 손상 부위(infarct size)를 감소시킴

• Bcl-2, BDNF 등의 생존 관련 유전자 발현 증가

• AMPA 수용체 억제 작용을 통해 글루탐산 유도성 독성 억제

• 전체적으로 뇌허혈, 알츠하이머, 헌팅턴병 등 다양한 신경퇴행성 질환에도 광범위한 보호 효과를 가질 수 있음

 

 

글루탐산 폭주 억제 - 테아닌의 신경 보호 작용 메커니즘

1. 왜 글루탐산이 문제인가?

• 글루탐산은 뇌에서 가장 강력한 흥분성 신경전달물질이다.

• 평소에는 기억, 학습, 감정 등에 중요한 역할을 하지만 너무 많이 분비되거나 수용체가 과활성화되면 뇌세포가 스스로 죽어버리는 현상이 발생한다.

• 이런 현상을 신경 흥분 독성(excitotoxicity)이라고 하며, 파킨슨병, 알츠하이머병 등 여러 퇴행성 뇌질환에서 공통적으로 나타난다.

2. 테아닌은 어떤 역할을 하나?

1) 글루탐산 수용체 차단

• 테아닌은 글루탐산과 구조가 비슷해서 수용체에 경쟁적으로 결합한다.

• 대표적인 글루탐산 수용체 3종류(NMDA, AMPA, kainate)에 모두 결합해 활성을 억제함.

• 이로 인해 세포 내 칼슘 유입이 줄어들고, 결과적으로 세포사멸 경로(미토콘드리아 손상, 활성산소 생성 등)를 차단할 수 있다.

2) 글루타민 → 글루탐산 전환 억제

• 뇌세포는 외부에서 흡수한 글루타민(glutamine)을 글루탐산으로 바꿔 사용한다.

• 테아닌은 이 과정에서 글루타민 수송체를 억제해서, 결국 뇌 안에서 새로 만들어지는 글루탐산의 양 자체를 줄이는 효과도 있다.

3. 결과적으로 어떤 일이 일어날까?

• 글루탐산 수용체가 덜 활성화되고

• 칼슘 유입이 줄어들고

• 활성산소 및 염증 신호가 줄어들고

• 결국 신경세포의 사멸이 줄어든다.

→ 이 작용은 파킨슨병, 뇌졸중, 알츠하이머 등에서 신경세포 보호에 결정적으로 작용할 수 있다.

 

결론

테아닌은 파킨슨병의 주요 병리 기전을 동시에 조절할 수 있는 드문 천연 물질로 평가되며, 글루탐산 수용체 억제를 통한 흥분독성 완화, 항산화 및 항염증 작용, 도파민 농도 회복, 운동 기능 개선 등의 다방면 효과를 보였다. 특히 L-DOPA 장기 복용으로 인한 이상운동증 발생 메커니즘에도 작용할 수 있어, 파킨슨병 치료의 보조요법으로서의 가능성이 제기되었다. 추후 임상 연구를 통해 테아닌의 구체적인 작용과 안전성이 밝혀진다면, 천연 유래의 신경 보호 성분으로서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 보인다.

 

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