스쿠알렌

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스쿠알렌, 입체모형

스쿠알렌(Squalene)은 상어간유, 올리브, 아마란스 씨, 쌀겨, 맥아 등에 많이 함유되어 있는 불포화 탄화수소(C30H50)로서 인체의 여러 조직에도 존재한다. 식물과 인간을 포함한 거의 모든 동물들은 스쿠알렌을 생산한다. 스쿠알렌은 체내에서 강력한 항산화 작용을 하며 스테로이드 호르몬과 비타민D, 담즙산, 세포막의 구성성분인 콜레스테롤의 생합성에도 이용된다. 최근에는 신종플루 등의 백신 면역보조제로 사용되고 있다.


스쿠알렌의 인체분포[편집]

1976년에 리우(Liu) 등은 인체의 다양한 조직에서 스쿠알렌 농도를 측정하였다. 피부에서 475 ㎍/g (건조무게)로 가장 높게 관찰되었고, 그 다음이 지방조직으로 275 ㎍/g, 간 75㎍/g, 소장 42㎍/g 으로 중간 정도의 농도로 관찰되었다. 사람 피부 표면 지질에 6~12% 스쿠알렌이 포함되어 있다.[1]

인체내 분포하는 활성 스쿠알렌

기능[편집]

항산화작용[편집]

스쿠알렌은 피하에 존재하며, 피부에서 활성산소(유해산소)인 일중항산소(singlet oxygen)의 강력한 제거자(quencher)로 작용하여, 자외선 및 기타 산화 손상 원인에 노출로 인한 지질 과산화로부터 인체 피부표면을 보호한다고 하였다. 사람의 피부표면에서 스쿠알렌이 다른 지질의 일중항산소(singlet oxygen) 제거 반응속도상수(rate constant)보다 더 큰 것을 발견하였고 이는 3,5-di-t-butyl-4-hydroxytoluene(BHT) 과 유사한 것으로 스쿠알렌의 항산화력이 뛰어나다는 것을 의미한다. 또한 스쿠알렌은 과산화 라디칼(peroxide radicals)의 공격에 안정적이기 때문에, 인체 피부 표면에 있는 스쿠알렌으로 인해 지질과산화 연쇄반응이 일어나기 어렵다는 것을 보고 하였다[2].

방사선으로부터의 보호작용[편집]

  • 실험용 쥐의 몸 전체에 치사량의 감마선을 조사하였을 때 스쿠알렌의 효과를 보기 위해 감마선 조사하기 전 14일 동안, 조사 후 30일 동안 2%의 스쿠알렌을 복용시켰다. 그 결과 스쿠알렌이 세포 내와 조직에서 방사선에 대한 보호작용이 있음을 보였다. 백혈구 수는 스쿠알렌을 투여한 동물군에서 일관되게 높게 나왔다. 치사량의 방사선을 조사한 후 스쿠알렌을 투여한 군이 대조군에 비해 생존시간을 유의하게 증가시켰다[3].


  • 방사선 조사를 하였을 때 스쿠알렌이 혈청성분에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 방사선을 조사하기 전 또는 후에 스쿠알렌(80㎖/kg)을 복강투여 하고 총 단백질, 알부민, 총 콜레스테롤, 포도당을 분석하였다. 그 결과 방사선이 조사된 그룹의 쥐에서는 콜레스테롤의 수치가 올라가고 알부민의 수치가 감소했는데, 스쿠알렌을 투여한 그룹의 쥐는 방사선의 영향에서 보호되었다. 특히, 총 콜레스테롤은 방사선 조사에 대해 높은 효과가 있었다.[4]


  • Walter Reed Army Institute of Research 에서 실험용 쥐에게 X-선 조사 15분 전에 2000mg/kg 의 스쿠알렌을 먹이고 X-선을 575 roentgens 을 조사시켰다. 실험동물의 60% 가 30일 동안 살아남았고, 스쿠알렌을 먹지 않은 대조군에서는 25%가 살아남았다[5].

항암작용[편집]

역학적 조사와 동물 실험 등으로 스쿠알렌이 항암 특성을 가지고 있음이 밝혀졌다. 방사선 치료나 항암제 투여시 스쿠알렌을 함께 복용할 경우 정상세포가 보호되고 암세포가 파괴되는 효과가 있다.

  • 올리브유를 섭취하는 것과 암에 대한 위험도가 감소하는 것이 관계가 있음을 역학적인 관찰로 밝혔는데, 이에 대해 올리브유에 많이 함유되어 있는 스쿠알렌이 기여인자임을 제시하였다[6]. 라오(Rao) 등은 발암물질인 아족시메탄(azoxymethane)으로 유도된 대장 내 비정상적인 함몰점(colonic aberrant crypt foci)에 대한 스쿠알렌의 화학적 암예방 효과를 평가하였다. 스쿠알렌이 1% 함유된 식이가 비정상적으로 함몰(aberrant crypt)을 형성하는 것과 함몰의 다양성(crypt multiplicity)를 46% 억제하여서 대장암에 대한 화학적 암예방 활성이 있음을 보였다[7].
  • 스쿠알렌과 스쿠알렌이 함유된 물질인 로이덱스(Roidex)가 화학적으로 유도된 암의 성장을 억제하고 이미 종양(tumor)이 있는 쥐 피부 모델에서 종양을 억제할 수 있다는 것을 보였다[8].
  • 스쿠알렌이 종양 전 형질전환(pre-neoplastic transformation)과 관계되는 세포 내 표지인자인 비정상적인 과잉증식(aberrant hyperproliferation)을 억제하였다[9].


발암물질 : 스쿠알렌은 다수의 발암물질의 작용을 억제하는 효과가 있다.

  • 중국햄스터(Chineses hamster)에 살충제에 이용되는 아비산나트륨(sodium arsenite)으로 자매염색분체교환(sister chromatid exchanges)와 소핵증식(micronuclei proliferation)을 유도하고 스쿠알렌을 투여하였을 때 복용량 의존적으로 완화되었다[10].
  • 스쿠알렌이 실험용 쥐 피부에 암을 일으키는 종양(tumor)촉진제 12-O-테트라데카노일포르볼 13-아세트산(12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate) 의 효과를 억제할 수 있다는 것을 보고하였다. 암 조직에서 많이 발견되는 폴리아민(polyamines)의 세포 내 생합성 속도를 조절하는 것으로 알려진 오르니틴 탈카르복실 효소(ornithine decarboxylase, ODC)의 발현을 스쿠알렌이 억제한다는 것을 보고하였다[11].
  • 암의 일종인 sarcoma 180 를 유발시킨 암컷 실험용 쥐에서 항종양 작용과 숙주의 면역반응에 대한 스쿠알렌의 효과를 조사하였다. 복강내로 스쿠알렌을 투여한 후, 세망내피계(reticuloendothelial system)의 기능, 특히 IgM 항체를 강화하고, 실험용 쥐의 생존율이 길어진 것이 관찰되었다[12].


항암치료제와의 상호작용 : 화학적 암 치료제와 스쿠알렌을 같이 사용하였을 때 스쿠알렌이 정상세포에는 독성을 완화시키고 암세포에는 암 치료제의 세포독성 작용을 더 강하게 한다.

  • 종양(tumor)를 갖고 있는 실험용 쥐에 항종양제(3-[(4-amino-2-methyl-5-pyrimidinyl)methyl]-1-(2-chloroethyl)-1-nitrosourea (ACNU))와 스쿠알렌을 같이 투여하였을 때의 효과 : 스쿠알렌을 4.2g/kg 투여한 것이 림프구성 백혈병 P388 (lymphocytic leukemia P388) 에 대한 ACNU (10 mg/kg) 의 효과를 강화시켰다. 이 둘을 조합하여 동시에 투여한 것은 동물에 독성을 주지않았고 장기간 생존할 수 있게 하였다[13].


스쿠알렌과 항암제의 상호작용 : 암세포주에 항암제인 아드리아마이신(Adriamycin), 5-플루오로우라실(5-fluorouracil), 블레오마이신(bleomycin), cis-diamminedichloroplatinum 와 스쿠알렌을 각각 함께 넣고 배양할 경우 스쿠알렌이 항암제의 세포독성을 강화하여 암세포의 생존율이 감소하였고 종양세포를 실험용 쥐에 이식한후 스쿠알렌과 항암제를 조합하여 주입하였을 때 스쿠알렌이 항암제의 항종양(anti-tumor) 작용을 강화하는 것을 보였다[14].

유해성분 배출 및 독성 완화 작용[편집]

스쿠알렌은 인체에 치명적인 영향을 주는 중금속(방사성수은, 카드뮴, 납 등)과 환경호르몬의 배출 및 독성완화에 효과가 있다.

  • 실험용 쥐에 방사성수은과 스쿠알렌을 경구투여하였을 때 방사성수은 단독으로 처치한 군에 비해 스쿠알렌을 함께 처치한 군에서 주요 장기(신장, 간, 혈액, 심장, 두개골)에서의 방사성수은 침착이 유의하게 억제되었다.[15].


  • 스쿠알렌이 각종 공업원료로 사용되는 카드뮴(Cd) 중독에 미치는 영향을 실험하기 위하여 염화카드뮴(CdCl2) 단독 혹은 염화카드뮴과 스쿠알렌을 함께 복강투여하고 비교하였다. 카드뮴에 의해 발생된 활성산소를 제거하기 위해 세포 내에서는 항산화 효소인 SOD 를 만드는데 스쿠알렌을 투여한 군에서는 스쿠알렌이 SOD 역할을 대신하여 SOD 활성이 감소되었다. 또한 스쿠알렌 투여는 실험용 쥐의 간세포에 미치는 독성을 감소시켜 간세포 회복에 효과가 있다[16].


  • 생태계내에서 다양한 형태로 존재하는 납(Pb)을 실험용 쥐에 복강투여한 후 스쿠알렌이 납 중독 치유 효과가 있는지를 관찰하였다. 스쿠알렌을 투여한 군에서는 체내 항산화 효소인 SOD가 납 단독으로 처치한 군보다 높게 나왔고, 간 조직의 미세구조도 납 단독으로 처치한 군보다 손상 정도가 덜하였다[17].
3도 화상환자 2001.1.23
3도 화상환자 2001.1.23
3개월 후 피부이식 없이 완치 2001.4.26

세포재생[편집]

스쿠알렌은 피부를 재생하고 탄력있게 유지하므로 피부 노화 방지효과가 있으며, 특히 화상에 대한 치유효과가 탁월하다.

피부 항노화 효과[편집]

  • 50세 이상의 여성들에게 90일 동안 13.5g/day(저용량), 27 g/day(고용량) 의 스쿠알렌을 복용 전후로 자외선을 조사시켰다. 프로콜라겐(procollagen) 합성이 두 그룹에서 증가하였고, 안면홍반(facial erythema)과 자외선으로 유도된 케라틴세포(keratinocyte)의 세포자살(apoptosis)이 두 그룹에서 모두 감소하였다. 얼굴 주름이 유의하게 감소하였고(고용량군), 처음 홍반이 발생하기 시작하는 자외선 최소량을 의미하는 광노화 척도인 최소홍반량(minimal erythema dose, MED)은 저용량군에서 유의하게 증가하였다. 이것은 스쿠알렌을 고용량 혹은 저용량을 매일 섭취하는 것이 햇볕으로 인해 노화된 피부에 항 노화 효과를 보인 것이다[18].

화상 치유 효과[편집]

  • 실험용 쥐에 화상을 입히고 스쿠알렌을 도포한 결과, 특히 10일째는 대조군에 비해 두꺼운 가시층과 많은 각화세포, 뚜렷한 세포간교, 멜라닌 세포를 포함한 튼튼한 기저층이 확실하게 비교되었다. 이것은 스쿠알렌이 표피성장인자(EGF)를 활성화시키고 유해산소를 제거한 결과이며, 화상치료에 탁월한 효과가 있음을 보인 것이다[19].


  • 10개월의 노화된 실험용 쥐의 등 피부에 12시간 간격으로 10일 동안 스쿠알렌을 바른 경우, 피부의 총 단백질 양, 상피세포성장인자의 발현, 발아세포의 분화를 증가시켰다. 스쿠알렌이 노화된 실험용 쥐의 피부 조직을 재생하는데 중요한 역할을 한 것이다.[20].


콜레스테롤 조절[편집]

혈중 콜레스테롤 수치를 내리는 약물인 pravastatin (10mg)과 스쿠알렌(860 mg)을 고콜레스테롤혈증이 있는 장년층의 환자에게 단독 혹은 둘을 조합해서 이중맹검, 위약대조 연구를 실시하였다. 102명의 환자에게 무작위로 치료약과 위약을 20주 동안 주었다. 매일 Pravastatin 10 mg 을 투여하는 군이 스쿠알렌 군보다 총 콜레스테롤, LDL 콜레스테롤과 트리글리세라이드를 낮추고 HDL 콜레스테롤을 증가시키는데 더 효과적으로 나타났다. 둘을 조합하여 투여한 경우가 단독을 투여한 것보다 더 넓은 범위로 총콜레스테롤과 LDL 콜레스테롤을 감소시키고 HDL 콜레스테롤을 증가시킨다. 이 둘을 조합한 치료법은 다량의 pravastatin 사용으로 인하여 부작용이 발생한 고콜레스테롤혈증 환자에게 유용하고 비용적인 면에서도 유리하다[21].


사람에게 스쿠알렌을 섭취(900 mg/d for 7-30 days)시킨 뒤 분변을 분석한 결과, 섭취한 스쿠알렌의 60%를 흡수하였다. 혈청내의 스쿠알렌 양은 17배 증가하였으나 혈청 트리글리세라이드와 콜레스테롤 함량은 변화가 없었다. 스쿠알렌 섭취는 콜레스테롤과 담즙의 분변 배출을 유의하게 증가시킨다. 사람에 있어서 섭취한 스쿠알렌의 상당한 양이 흡수되어 콜레스테롤로 전환되나, 이것이 혈청 콜레스테롤 양의 증가와 관계된 것이 아니다[22].

생합성[편집]

스쿠알렌은 인체 내에서도 만들어 지는 성분으로 아세트산으로부터 생성이 되고, 콜레스테롤 생합성의 전구체이다. 아세테이트가 히드록시메틸글루타릴 CoA (hydroxymethylglutaryl CoA, HMG CoA) 로 전환되고 HMG CoA는 HMG CoA 환원효소에 의해 메발론산(mevalonate)으로 전환된다. 메발론산은 인산화된 후 프레닐 그룹(prenyl group)이 첨가되어 파니질 이인산(farnesyl diphosphate)을 형성한다. 파니질 이인산 두 분자가 효소적으로 결합되고 환원되어 스쿠알렌이 형성된다. 스쿠알렌은 몸의 다른 조직으로 이송되어 콜레스테롤과 다른 스테로이드 대사물을 만든다.

무독성[편집]

먹는 물도 치사량이 존재하는데 스쿠알렌은 아직까지 치사량이 측정안되고 독성이 발견되지 않는 특이성을 보인다.

급성독성 실험[편집]

경구투여로 LD50 (lethal dose 50, 반수치사량)을 측정였을 때 실험용 쥐에서 50ml/kg 이었다. 실험용 쥐에 5.0, 12.5, 25.0, 50.0 ml/kg 주고 7일 동안 관찰하여도 독성효과가 발견되지 않았고 사망하는 것이 없었다[23].

피부독성 실험[편집]

토끼의 털을 깍아서 깨끗한 피부에 스쿠알렌 0.5ml 을 바르고 24시간을 관찰하여도 자극이 없었다[24].

눈 자극 실험[편집]

토끼의 눈에 스쿠알렌 0.1ml를 한방울씩 떨어뜨리고 눈을 씻지않아도 자극을 일으키지 않았다[25].

대사[편집]

섭취 스쿠알렌의 체내 분포변화를 살펴보기 위해서 실험용 쥐에 3H(동위원소)-squalene 0.1ml 씩 경구투여한 후 시간별 체내의 분포를 살펴보았다. 투여 후 10분일 때 3H-스쿠알렌의 농도는 구강, 식도, 위에서 아주 높았고, 30분 후에 담낭, 방광, 장내에서 높았고, 간장, 신장에서의 농도가 높았다. 3시간 후에 폐에서 스쿠알렌 농도는 증가하나 다른 곳에서는 감소하였으며 담낭에서의 감소가 가장 컸다. 6시간, 24시간 후 각 장기에서 3H-스쿠알렌의 분포는 천천히 감소되었고 폐에서 가장 늦게 감소하였다. [26].

스쿠알렌과 콜레스테롤의 생체 내 이동 분포를 비교하기 위해서 3H-squalene(방사선 표시된 스쿠알렌) 과 14C(동위원소)-cholesterol(방사선 표시된 콜레스테롤)을 쥐에게 정맥 투여했다. 3H-스쿠알렌은 지방이나 근육조직에 축적되지 않고 혈청 킬로미크론(chylomicrons), 초저밀도지단백질(VLDL) 과 저밀도지단백질(LDL), 그리고 담즙산뿐만 아니라 콜레스테롤에도 빠르게 나타났다 [27]. 또한 3H-squalene 은 14C-cholesterol 보다 더 많은 양이 우선적으로 담즙산으로 전환되어 담도에서 보이고 대변으로 배출되었다. 투여된 3H-squalene은 14C-콜레스테롤에 비해 빠르게 간으로 운반되어 콜레스테롤을 거쳐 효율적으로 담즙산으로 전환되어 배설되었다.

쥐에게 식이성 스쿠알렌의 흡수와 대사율을 결정하기 위해 실시된 연구에서 흡수된 3H-squalene 21%가 조직에서 3H-sterol로 발견되었고 반면에 65%는 2일 내에 대변으로 제거되었다[28].

주석[편집]

  1. Boughton B, MacKenna RM, Wheatley VR, Wormall A. Studies of sebum. VIII. Observations on the squalene and cholesterol content and the possible functions of squalene in human sebum. Biochem J. 1957;66(1):32-8, Greene RS, Downing DT, Pochi PE, Strauss JS. Anatomical variations in the amount and composition of human skin surface lipid. J Invest Dermatol. 1970;54(3):240-7
  2. Kohno et al. 1995
  3. Storm HM, Oh SY, Kimler BF, et al. Radioprotection of mice by dietary squalene. Lipids 1993;28:555-559
  4. Oh BJ, Dong KR, Park YS, Kweon DC, Jung JE, Goo EH. Comparative analysis on the effects squalene on mice serum when irradiation. J Korean Soc Indoor Environ. 2010:7(1):17-24
  5. Cosmetic, Fragrance and Toiletry Association (CTFA). Ability of squalene to protect against radiation injury. 1960 Feb 19. Submission of data by CTFA. Walter Reed Army Institute of Research
  6. Newmark HL. Squalene, olive oil, and cancer risk: a review and hypothesis. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 1997;6:1101-1103)
  7. Rao CV, Newmark HL, Reddy BS. Chemopreventive effect of squalene on colon cancer. Carcinogenesis 1998;19:287-290
  8. Desai KN, Wei H, Lamartiniere CA. The preventive and therapeutic potential of the squalene-containing compound, Roidex, on tumor promotion and regression. Cancer Lett 1996;101:93-96
  9. Katdare M, Singhal H, Newmark H, et al. Prevention of mammary preneoplastic transformation by naturally-occurring tumor inhibitors. Cancer Lett 1997;111:141-147
  10. Fan SR, Ho IC, Yeoh FL, et al. Squalene inhibits sodium arsenite-induced sister chromatid exchanges and micronuclei in Chinese hamster ovary-K1 cells. Mutat Res 1996;368:165-169
  11. Murakoshi M, Nishino H, Tokuda H, et al. Inhibition by squalene of the tumor-promoting activity of 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate in mouse-skin carcinogenesis. Int J Cancer 1992;52:950-952
  12. Ohkuma T, Otagiri K, Tanaka S, Ikekawa T. Intensification of host’s immunity by squalene in sarcoma 180 bearing ICR mice. J Pharmacobiodyn 1983;6:148-151
  13. Yamaguchi T, Nakagawa M, Hidaka K, et al. Potentiation by squalene of anti-tumor effect of 3-[(4-amino-2-methyl-5-pyrimidinyl)methyl]-1-(2-chloroethyl)-nitrosourea in a murine tumor system. Jpn J Cancer Res 1985;76:1021-1026
  14. Nakagawa M, Yamaguchi T, Fukawa H, et al. Potentiation by squalene of the cytotoxicity of anticancer agents against cultured mammalian cells and murine tumor. Jpn J Cancer Res 1985;76:315-320
  15. Lee KH, Kim YH, Kim JS. Inhibition of radiomercury (Hg-203)by squalene in mice. J Korean Asso Radiat Prot, 2000;25(1);45-51
  16. Choi YB, Kim KY, Park JP. Effects of Squalene on SOD activity and histological changes in liver toxicity induced by Cadmium. Korean J Electron Microscopy, 2002;32(3);321-246
  17. Kim JS. Effects of squalene on the mice hepatotoxicity induced by lead acetate. Korean J Electron Microscopy, 2003;33(3);205-214
  18. Cho S, Choi CW, Lee DH, Won CH, Kim SM, Lee S, Lee MJ, Chung JH. High-dose squalene ingestion increases type I procollagen and decreases ultraviolet-induced DNA damage in human skin in vivo but is associated with transient adverse effects. Clin Exp Dermatol. 2009 Jun;34(4):500-8. Epub 2009 Apr 14
  19. Kim JS, Kim JS, Yoon JS, Choi YB, Choi KP, Kim JS, Chung SM. Healing Effect of squalene on the epidermis in burned mouse. Korean J Electron Microscopy 1999;29(2);163-175
  20. 최완수, 김종세, 김세종. 노화된 실험용 쥐 피부에서 squalene의 효과. 한국노화학회지, 10(3):22-31
  21. Chan P, Tomlinson B, Lee CB, Lee YS. J Effectiveness and safety of low-dose pravastatin and squalene, alone and in combination, in elderly patients with hypercholesterolemia. Clin Pharmacol 1996 May;36(5):422-7
  22. Strandberg TE, Tilvis RS, Miettinen TA. Metabolic variables of cholesterol during squalene feeding in humans: comparison with cholestyramine treatment. J Lipid Res 1990;31(9):1637-43
  23. CTFA.(June 11, 1971), Submission of data by CTFA. Leberco Labs. Acute oral LD50
  24. CTFA.(April 29, 1971), Submission of data by CTFA. Leberco Labs. Skin irritation
  25. CTFA.(July 16, 1956), Submission of data by CTFA. Leboratory of Industrial Hygiene. Eye irritation
  26. 고지마하루미 외. 스쿠알렌의 투여에 따른 쥐의 체내분포. 의학과 약학. 1982;8(2):533-539
  27. Tilvis RS, Miettinen TA. Absorption and metabolic fate of dietary 3H-squalene in the rat. Lipids. 1983;18(3):233-8), (Tilvis RS, Miettinen TA. Dietary squalene increases tissue sterols and fecal bile acids in the rat. Lipids. 1983;18(1):32-6), (Tilvis R, Kovanen PT, Mietinen TA. Metabolism of squalene in human fat cells. Demonstration of a two-pool system. J Biol Chem. 1982;257(17):10300-5)
  28. Tilvis RS, Miettinen TA. Absorption and metabolic fate of dietary 3H-squalene in the rat. Lipids. 1983;18(3):233-8)