Glutathione synthesis is diminished in patients with uncontrolled diabetes and restored by dietary supplementation with cysteine and glycine (2011)

https://doi.org/10.2337/dc10-1006

 

제2형 당뇨병은 산화 스트레스 증가로 인해 다양한 합병증(실명, 신부전, 절단 등)을 유발하는 주요 요인이다. 세포 내 글루타치온(GSH)은 강력한 항산화제로, 산화 스트레스에 대항하는 핵심 요소이다. 그러나 혈당이 조절되지 않는 당뇨병 환자에서는 GSH 합성이 크게 감소하며, 이는 GSH 전구물질인 시스테인과 글리신의 부족과 관련이 있다. 본 연구는 시스테인과 글리신 보충이 GSH 합성과 산화 스트레스에 미치는 영향을 조사하여 당뇨병 환자에서의 산화 스트레스 완화를 위한 새로운 전략을 제시하고자 했다.

 

연구 방법

1. 대상자

   • 제2형 당뇨병 환자 12명(혈당 조절이 잘되지 않는 상태, HbA1c 8~10%)과 건강한 대조군 12명
   • 두 그룹 모두 나이, 성별, BMI를 기준으로 일치시킴
   • 제외 조건: 간, 신장 질환, 암, 감염병, 갑상선 질환 등

2. 보충 과정

   • 환자들은 2주간 시스테인(N-아세틸시스테인 형태, 0.81 mmol/kg/일)과 글리신(1.33 mmol/kg/일)을 경구 보충
   • 연구 기간 동안 기존의 당뇨 관리(생활습관 교정, 경구 약물) 유지

3. 측정 항목

   • GSH 합성률(분획 및 절대 합성률)
   • 세포 내 GSH 농도와 산화 스트레스 지표(활성 산소 대사물, 지질 과산화물)
   • 시스테인, 글리신, 글루타메이트 농도

 

연구 결과

1. 보충 전 상태(대조군 대비)

   • GSH 농도: 당뇨 환자의 세포 내 GSH 농도는 대조군보다 73.8% 낮음(6.75 vs. 1.65 μmol/g Hb)
   • GSH 합성률: 분획 합성률은 43.4% 감소(79.21 vs. 44.86%/일), 절대 합성률은 85.5% 감소(5.26 vs. 0.74 μmol/g Hb/일)
   • 산화 스트레스: 활성 산소 대사물은 40.9% 증가(286 vs. 403 UCarr), 지질 과산화물은 4배 이상 증가(2.6 vs. 10.8 μmol/L)
   • 전구물질 농도: 시스테인과 글리신 농도 각각 29.4%, 21.6% 감소

2. 2주간 보충 후 효과(당뇨 환자 보충 전후 비교)

   • GSH 합성률: 분획 합성률 85.1% 증가(44.86 vs. 83.03%/일), 절대 합성률 193.8% 증가(0.74 vs. 2.17 μmol/g Hb/일)
   • GSH 농도: 64.4% 증가(1.65 vs. 2.72 μmol/g Hb)
   • 산화 스트레스: 활성 산소 대사물 10.9% 감소(403 vs. 359 UCarr), 지질 과산화물 42.6% 감소(10.8 vs. 6.2 μmol/L)

3. 완전 정상화 여부(대조군 대비)

   • 보충 후에도 GSH 농도와 합성률은 여전히 대조군보다 낮음
   • 산화 스트레스 지표 역시 대조군 수준에 도달하지 못함

 

심층 분석

1. GSH 합성의 기전

   • GSH는 글루타메이트, 시스테인, 글리신으로 합성되며, 이 중 시스테인과 글리신은 당뇨 환자에서 부족한 상태로 나타남
   • 시스테인과 글리신은 ‘비필수 아미노산’으로 간주되지만, 당뇨 환자에서의 합성 능력 저하와 단백질 대사 장애가 원인으로 지목됨

2. 산화 스트레스와 당뇨 합병증

   • 산화 스트레스는 고혈당 상태에서 활성 산소(ROS) 생성을 촉진해 조직 손상 유발
   • GSH 부족은 ROS 억제 능력을 저하시켜 산화 스트레스를 악화시키는 악순환을 형성함

3. 보충의 의의

   • 단기적으로 GSH 합성률과 산화 스트레스 지표 개선 효과를 확인
   • 장기적 보충이 GSH 농도와 산화 스트레스의 완전 정상화를 달성할 가능성 제기

 

 

당뇨병 환자에서 GSH 농도와 합성률의 변화

A. GSH 농도(GSH concentration)

• 그래프는 세포 내 GSH 농도를 보여준다.
  • 대조군(건강한 사람): 평균 약 6.75 μmol/g Hb로 가장 높음
  • 당뇨 환자(보충 전): 1.65 μmol/g Hb로 대조군보다 약 73.8% 낮음
  • 당뇨 환자(보충 후): 2.72 μmol/g Hb로 64.4% 증가했지만 여전히 대조군보다 낮음
• 시스테인과 글리신 보충 후 GSH 농도가 개선되었지만 정상 수준에는 도달하지 못함

B. GSH 분획 합성률(Fractional Synthesis Rate, FSR)

• GSH가 세포 내에서 얼마나 빠르게 합성되는지를 백분율로 나타냄
  • 대조군: 약 79.21%/일로 가장 높은 합성률
  • 당뇨 환자(보충 전): 44.86%/일로 대조군보다 43.4% 낮음
  • 당뇨 환자(보충 후): 83.03%/일로 대조군 수준으로 회복됨
• 보충 후 분획 합성률은 대조군과 유사한 수준으로 개선됨

C. GSH 절대 합성률(Absolute Synthesis Rate, ASR)

• 단위 시간당 합성되는 GSH의 절대 양을 나타냄(μmol/g Hb/day)
  • 대조군: 약 5.26 μmol/g Hb/day로 가장 높음
  • 당뇨 환자(보충 전): 0.74 μmol/g Hb/day로 대조군보다 85.5% 낮음
  • 당뇨 환자(보충 후): 2.17 μmol/g Hb/day로 193.8% 증가했지만 대조군의 절반 수준에 그침
• 보충 후에도 당뇨 환자는 GSH 합성량에서 대조군에 비해 여전히 낮음

 

연구 결론

혈당이 조절되지 않는 제2형 당뇨병 환자는 시스테인과 글리신 부족으로 인해 GSH 합성이 감소하고 산화 스트레스가 증가한다. 이로 인해 당뇨 합병증의 위험이 높아진다. 시스테인과 글리신 보충은 GSH 합성률을 회복시키고 산화 스트레스를 줄이는 효과가 있어, 당뇨병 환자를 위한 저비용, 고효율의 보조 치료 전략으로 제안될 수 있다. 그러나 GSH 농도와 산화 스트레스의 완전한 정상화를 위해 장기적 연구와 추가적인 영양 관리가 필요하다.

 

쿠팡에서 글리신 영양제 찾기 - https://link.coupang.com/a/bX5eWU
아이허브 글리신 영양제 링크 - https://www.iherb.com/c/l-glycine

쿠팡에서 시스테인 영양제 찾기 - https://link.coupang.com/a/b5zpgJ
아이허브 시스테인 영양제 링크 - https://www.iherb.com/c/l-cysteine
해당 링크로 쿠팡 및 아이허브 제품을 구매시 일정 커미션을 지급 받을 수 있습니다.