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아그마틴

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1. 개요

아그마틴은 1910년 독일의 생화학자 알브레히트 코셀에 의해 청어의 정자에서 처음 발견된 물질이다. 식물, 동물, 어류 등 다양한 생물체에 존재하며, 특히 발효 식품에 많이 함유되어 있다. 아그마틴은 아르기닌의 탈카복실화로 형성되는 양이온성 아민으로, 다양한 신경전달물질 수용체, 이온 통로, 막수송 단백질 등에 작용하며, 일산화 질소 합성, 폴리아민 대사, 단백질 ADP-리보실화, MMP, 최종 당화 산물 형성, NADPH 산화효소 등에도 영향을 미친다. 아그마틴은 심혈관계, 혈당 조절, 콩팥 기능, 신경전달, 오피오이드, 신경 보호 등 다양한 분야에서 잠재적인 의료 용도로 연구되고 있다.

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아그마틴 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
아그마틴의 골격 구조
아그마틴의 골격 구조
IUPAC 이름1-(4-아미노부틸)구아니딘
기타 이름(4-아미노부틸)구아니딘
식별자
CAS 등록번호306-60-5
UNII70J407ZL5Q
PubChem199
ChemSpider ID194
KEGGC00179
ChEBI17431
ChEMBL58343
3DMetB00052
日化辞 번호J11.608D
DrugBankDB08838
SMILESNCCCCNC(N)=N
표준 InChI1S/C5H14N4/c6-3-1-2-4-9-5(7)8/h1-4,6H2,(H4,7,8,9)
표준 InChIKeyQYPPJABKJHAVHS-UHFFFAOYSA-N
속성
분자식C5H14N4
LogP-1.423
밀도1.2 g/ml
녹는점102 °C
끓는점281 °C
용해도높음
pKb0.52
위험성
인화점95.8 °C
관련 화합물
기타 기능아드레날린 수용체
NMDA형 글루탐산 수용체
Imidazoline receptor
수용체수용체

2. 역사

1910년, 독일의 생화학자 알브레히트 코셀청어의 정자에서 아그마틴을 처음 발견하였다.[40][29] 아그마틴(agmatine)이라는 용어는 a-(아미노-, amino-) + -g-(구아니딘, guanidine) + -ma-(프토마인, ptomaine) + -in(독일어)/-ine(영어) 접미사에 활음조로 -t-가 삽입되어 만들어졌다.[40][3] 발견 1년 후, 토끼에서 혈류량을 증가시킬 수 있다는 것이 발견되었으나,[41][4] 필요한 농도가 높아 (μM 범위) 생리적 관련성에 의문이 제기되었다.[42][5] 1920년대, 오스카 민코프스키의 당뇨병 클리닉 연구원들은 아그마틴이 가벼운 저혈당 효과를 가질 수 있음을 발견하였다.[43][6] 1994년, 포유류에서 내인성 아그마틴 합성이 발견되었다.[44][7] 1990년대 중반, 리 등이 의 뇌에서 아그마틴을 분리하여 α2-아드레날린 수용체와 이미다졸린 수용체에 대한 내재성 리간드로 기능할 수 있음을 밝혀냈다.[32]

3. 존재

아그마틴은 식물, 동물, 어류 등 다양한 생물체에 존재하며, 특히 발효 식품에 많이 함유되어 있다.[33] 청주에는 와인 등 다른 술보다 아그마틴이 많이 함유되어 있는데, 이는 청주 양조에 사용되는 누룩곰팡이(황국)가 아르기닌을 기질로 하는 아그마틴 생산 능력을 가지고 있기 때문이다.[32]

4. 대사 경로

아르기닌 탈카복실화에 의한 아그마틴 생합성은 주요 아르기닌 의존성 경로, 즉 질소 대사(요소 회로), 폴리아민 및 일산화 질소(NO) 합성 등과 경쟁할 수 있도록 잘 배치되어 있다. 아그마틴은 아그마티네이스에 의해 요소푸트레신으로 가수분해된다. 푸트레신은 폴리아민 생합성의 다이아민 전구체이다. 주로 말초 조직에 있는 대체 경로는 다이아민 산화효소에 의해 아그마틴-알데하이드로 전환되고, 이어서 알데하이드 탈수소효소에 의해 구아니디노뷰티르산으로 전환되고 콩팥에 의해 분비된다.[8][9][10]

아그마틴 대사 경로

5. 작용 메커니즘

아그마틴은 건강과 질병에서 중요한 세포 조절 메커니즘의 기초가 되는 여러 분자 표적에 직간접적으로 작용하며, 여러 표적에 동시에 작용할 수 있다.[45]

아그마틴의 작용 메커니즘
작용 기전분자 표적
신경전달물질 수용체 및 수용체 이오노포어니코틴성 수용체, 이미다졸린 I1 수용체, 이미다졸린 I2 수용체, α2-아드레날린작동성 수용체, NMDA 수용체, 5-HT2A 수용체, 5-HT3 수용체
이온 통로ATP-민감성 K+ 통로, 전압 개폐 Ca2+ 통로, 산 감지 이온 통로(ASIC)
막수송 단백질아그마틴 특이 선택적 흡수 부위, 유기 양이온 수송체(주로 OCT2 서브타입), 신경의 모노아민 수송체(ENT), 폴리아민 수송체, 미토콘드리아 아그마틴 특이 선택적 수송 시스템
일산화 질소(NO) 합성 조절산화 질소 생성효소동질효소에 따라 억제 또는 활성화[46][47]
폴리아민 대사폴리아민 합성 전구체, 폴리아민 수송체 경쟁적 저해, 스페르미딘/스페르민 아세틸트랜스퍼레이스(SSAT) 및 안티자임 유도
단백질 ADP-리보실화단백질 아르기닌 ADP-리보실화 억제
매트릭스 메탈로펩티데이스(MMP)MMP2, MMP9 간접적 하향 조절
최종 당화 산물(AGE) 형성최종 당화 산물 형성 직접 봉쇄
NADPH 산화효소과산화 수소(H2O2) 생성 유도 효소 활성화[48]


5. 1. 신경전달물질 수용체 및 이온 통로 조절

아그마틴은 니코틴성 수용체, 이미다졸린 수용체 (I1, I2), α2-아드레날린작동성 수용체, NMDA 수용체, 5-HT2A 수용체, 5-HT3 수용체 등 다양한 신경전달물질 수용체 및 이온 통로에 작용한다.[45][11][34]

5. 2. 이온 통로 조절

아그마틴은 ATP-민감성 K+ 통로, 전압 개폐 Ca2+ 통로, 산 감지 이온 통로(ASIC) 등을 조절한다.[45][11][34]

5. 3. 막수송 단백질 조절

아그마틴은 특이 선택적 흡수 부위, 유기 양이온 수송체(주로 OCT2 서브타입), 신경의 모노아민 수송체(ENT), 폴리아민 수송체, 미토콘드리아 아그마틴 특이 선택적 수송 시스템을 조절한다.[45][11][34]

5. 4. 일산화 질소 (NO) 합성 조절

아그마틴은 산화 질소 생성효소(NOS)의 동질효소에 따라 다르게 작용하여 일산화 질소(NO) 합성을 조절한다. 어떤 산화 질소 생성효소 동질효소는 억제하고, 어떤 동질효소는 활성화하는 것으로 보고되었다.[46][47]

5. 5. 폴리아민 대사 조절

아그마틴은 폴리아민 합성의 전구체이며, 폴리아민 수송을 경쟁적으로 억제하고, 스페르미딘/스페르민 아세틸트랜스퍼레이스(SSAT) 및 안티자임을 유도한다.[45][11][34]

5. 6. 단백질 ADP-리보실화 조절

단백질 아르기닌 ADP-리보실화를 억제한다.[45]

5. 7. 매트릭스 메탈로펩티데이스 (MMP) 조절

매트릭스 메탈로펩티데이스(MMP)는 MMP2 및 MMP9의 발현을 간접적으로 하향 조절한다.[45]

5. 8. 최종 당화 산물 (AGE) 형성 억제

최종 당화 산물(AGE) 형성을 직접적으로 억제한다.[45][11][34]

5. 9. NADPH 산화효소 활성화

아그마틴은 NADPH 산화효소를 활성화하여 과산화 수소(H2O2) 생성을 유도한다.[48][14][37]

6. 약물동태학

아그마틴은 식물, 동물 및 어류에서 유래한 식품에 소량 존재하며, 장내 미생물에 의해서도 추가로 공급된다. 경구 투여된 아그마틴은 위장관에서 흡수되어 신체 전체에 쉽게 분포된다.[54] 섭취된 (대사되지 않은) 아그마틴은 콩팥을 통해 이외의 기관에서 빠르게 제거되며, 혈중 반감기는 약 2시간이다.[55] 또한 아그마틴은 신경조절제이며, 이는 신경세포 사이의 정보의 화학적 전달을 조절하는 물질이라는 것을 의미한다.[45]

7. 연구 및 임상적 의의

아그마틴은 다양한 잠재적 의료 용도로 제안되었다.[56][22]

7. 1. 심혈관계

아그마틴은 이미다졸린 수용체 아형, 노르에피네프린 방출, 일산화 질소(NO) 생성을 포함한 몇 가지 분자 표적을 통해 중추신경계말초신경계를 활성화시켜 심박수혈압을 약간 감소시킨다.[57][23]

7. 2. 혈당 조절

아그마틴의 저혈당 효과는 혈당량 조절에 관여하는 여러 분자 메커니즘의 동시적인 조절의 결과이다.[45][11]

7. 3. 콩팥 기능

아그마틴은 사구체 여과율(GFR)을 향상시키고, 콩팥 보호 효과를 가지는 것으로 나타났다.[58][24]

7. 4. 신경전달

아그마틴은 신경전달물질로 추정된다고 논의되어 왔다. 아그마틴은 뇌에서 합성되고, 시냅스 소포에 저장되며, 흡수에 의해 축적되고, 막의 탈분극에 의해 방출되며 아그마티네이스에 의해 불활성화된다. 아그마틴은 α2-아드레날린작동성 수용체 및 이미다졸린 수용체의 결합 부위에 결합하고, NMDA 수용체 및 다른 양이온 리간드 개폐 이온 통로를 차단한다.[45] 시냅스 후 특정("자신의") 수용체를 식별하는 것만으로도 아그마틴은 신경전달물질에 대한 헨리 데일의 기준을 충족하며, 따라서 신경조절물질 및 공동전달물질로 간주된다.

개방된 양이온 통로를 통과하는 능력으로 인해 아그마틴은 또한 자극 시 신경 조직으로 통합되는 이온 플럭스의 대용 지표로도 사용되어 왔다.[59] 신경 조직이 아그마틴의 존재 하에 배양되고 외부 자극이 작용하면 개방 통로를 가진 세포만이 아그마틴으로 채워져서 어떤 세포가 그러한 자극에 민감한지, 그리고 자극하는 동안 양이온 통로를 개방한 정도를 확인할 수 있다.

7. 5. 오피오이드

전신 투여된 아그마틴은 오피오이드의 진통 효과를 증강시키고 실험용 설치류에서 만성 모르핀에 대한 내성을 예방할 수 있다.[28] 누적된 증거는 아그마틴이 여러 동물 종에서 오피오이드 의존성과 재발을 억제한다는 것을 충분히 보여준다.[60][28]

7. 6. 신경 보호

아그마틴은 허혈 및 신경 외상에 대한 신경 보호 효과를 높인다.[28]

8. 식품 섭취

아그마틴 황산염 주사는 탄수화물에 대한 선호로 음식 섭취를 증가시킬 수 있지만, 배고픈 쥐에서는 그렇지 않으며, 이러한 효과는 신경펩타이드 Y에 의해 매개될 수 있다.[49][15] 그러나 쥐의 음용수에 아그마틴을 보충하면 물 섭취량, 체중 및 혈압이 약간 감소한다.[50][16] 또한, 아그마틴을 강제 투여하면 쥐의 발달 과정에서 체중 증가가 감소한다.[51][17] 많은 발효 식품에 아그마틴이 함유되어 있는 것으로도 밝혀졌다.[52][53][18][19]

참조

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