에쿠올

1. 개요

에쿠올은 콩 이소플라본인 다이드제인이 장내 세균에 의해 대사되어 생성되는 화합물이다. 1932년 말의 뇨에서 처음 분리되었으며, 에스트로겐 수용체에 결합하여 에스트로겐 유사 작용을 나타낸다. 에쿠올은 (S)-에쿠올과 (R)-에쿠올의 두 가지 형태로 존재하며, (S)-에쿠올은 에스트로겐 수용체 베타에 선택적으로 결합한다. 에쿠올은 갱년기 증상 완화, 피부 건강 개선, 심혈관 질환 및 특정 암 예방 등 다양한 건강 효과와 관련이 있으며, 특히 한국인을 포함한 동아시아 인구에서 에쿠올 생성 비율이 높은 것으로 알려져 있다.

2. 역사

(S)-에쿠올은 1932년 말의 소변에서 처음 분리되었으며, 이름은 이러한 말과의 관련성에서 유래되었다. 그 이후 에쿠올은 다른 많은 동물 종의 소변이나 혈장에서 발견되었지만, 이러한 동물들은 다이데인을 에쿠올로 대사시키는 능력에 상당한 차이를 보인다. 1980년 과학자들은 사람에게서 에쿠올을 발견했다고 보고했다. 1984년에 (S)-에쿠올이 에스트로겐 또는 안드로겐 매개 질환 또는 장애의 치료에 역할을 할 수 있다는 주장이 처음 제기되었다.

3. 화학 구조

에쿠올은 키랄 중심을 하나 가지고 있기 때문에 (거울상 이성질체)인 (S)-에쿠올 및 (R)-에쿠올의 두 가지 형태로 존재할 수 있는 화합물이다. 그러나 콩 이소플라본 섭취 후 에쿠올을 생산할 수 있는 능력이 있는 인간과 동물은 (S)-에쿠올만 생산한다. (S)-에쿠올은 콩 이소플라본인 다이드제인의 대사 산물이며, 이소플라반으로 특징지어진다. 반대로 (R)-에쿠올은 인간에게서는 생산되지 않지만 실험실 등에서 화학적으로 합성할 수 있다. (S)-에쿠올의 분자 및 물리적 구조는 에스트라디올 호르몬과 유사하다. (S)-에쿠올은 에스트로겐 수용체 베타에 우선적으로 결합한다.

4. 약리학

(S)-에쿠올은 비스테로이드 선택적 작용제로, 에스트로겐 수용체 베타(ERβ)에 대한 선택성이 높다(K_i = 16 nM). 에스트로겐 수용체 알파(ERα)에 비해 ERβ에 대한 선택성이 13배 더 높다. 에스트라디올과 비교했을 때, (S)-에쿠올은 인간 ERα에 대한 결합 친화력이 약 2%이며, 인간 ERβ에 대해서는 20%의 결합 친화력을 보인다. 이처럼 (S)-에쿠올이 ERα보다 ERβ에 더 선호적으로 결합하는 특성은 선택적 에스트로겐 수용체 조절제 (SERM)와 일부 유사한 점을 시사한다. 에쿠올은 GPER (GPR30)의 작용제로도 작용한다.

(S)-에쿠올은 소화 과정에서 거의 변하지 않는 안정적인 분자로, 빠르게 흡수되며 높은 생체 이용률을 나타낸다. (S)-에쿠올 섭취 후 최고 혈장 농도(T_max)는 2~3시간 내에 도달한다. 반면, 다이드제인의 T_max는 4~10시간으로 더 긴데, 이는 다이드제인이 배당체 (포도당 측쇄를 가짐) 형태로 존재하기 때문이다. 신체는 다이드제인을 사용하기 위해 소화 과정에서 당 측쇄를 제거하여 아글리콘 형태(포도당 측쇄 없음)로 변환해야 한다. 아글리콘 형태로 섭취할 경우, 다이드제인의 T_max는 1~3시간이다. 경구 투여 후 (S)-에쿠올은 소변을 통해 매우 높은 비율로 제거되며, 일부 성인의 경우 거의 100%에 달할 수 있다. 다이드제인의 제거율은 30~40% 수준이다.

4.1. 에스트로겐 수용체 결합

(S)-에쿠올은 비스테로이드 선택적 작용제로, 에스트로겐 수용체 베타(ERβ)에 대한 선택성이 높다(K_i = 16 nM). 에스트로겐 수용체 알파(ERα)에 비해 ERβ에 대한 선택성이 13배 더 높다. (R)-에쿠올은 (S)-에쿠올에 비해 효능이 낮으며, ERα에 결합하고(K_i = 50 nM) ERβ에 비해 3.5배 더 선택성이 높다. (S)-에쿠올은 인간 에스트로겐 수용체 알파 (ERα)에 대한 에스트라디올의 결합 친화력의 약 2%를 가지며, 인간 에스트로겐 수용체 베타 (ERβ)에 대한 에스트라디올의 결합 친화력의 20%를 가진다. (S)-에쿠올이 ERα에 비해 ERβ에 더 선호적으로 결합하는 것은 에스트라디올에 비해 분자가 선택적 에스트로겐 수용체 조절제 (SERM)의 일부 특성을 공유할 수 있음을 시사한다. 에쿠올은 GPER (GPR30)의 작용제로 작용하는 것으로 밝혀졌다.

4.2. 약물 동태

(S)-에쿠올은 소화 시 거의 변하지 않는 매우 안정적인 분자로, 빠른 흡수와 높은 생체 이용률을 보인다. (S)-에쿠올 섭취 후 2~3시간 내에 최고 혈장 농도(T_max)에 도달한다. 이와 비교하여 다이드제인의 T_max는 4~10시간인데, 이는 다이드제인이 배당체 (포도당 측쇄를 가짐) 형태로 존재하기 때문이다. 신체는 다이드제인을 사용하기 전에 소화 과정에서 당 측쇄를 제거하여 다이드제인을 아글리콘 형태(포도당 측쇄 없음)로 변환해야 한다. 아글리콘 형태로 직접 섭취할 경우, 다이드제인의 T_max는 1~3시간이다. 경구 투여 후 소변 내 (S)-에쿠올의 제거율은 매우 높으며, 일부 성인의 경우 거의 100%에 이를 수 있다. 다이드제인의 제거율은 30~40%이다.

5. 인체 내 생성

콩 섭취 후 (S)-에쿠올을 생성하기 위해서는 특정 종류의 장내 세균이 필요하다. 인간에게서 배양된 21가지 서로 다른 종류의 장내 미생물이 다이드제인을 (S)-에쿠올 또는 관련 중간 화합물로 전환하는 능력을 가지고 있는 것으로 나타났다. 여러 연구에 따르면 서구 국가의 성인 인구 중 25~30%만이 이소플라본을 함유한 콩 식품을 섭취한 후 (S)-에쿠올을 생성하는 것으로 나타났지만, 한국, 일본, 중국의 성인 중 50~60%가 에쿠올 생산자이다. 채식주의자 또한 다이드제인을 (S)-에쿠올로 전환하는 능력이 더 높은 것으로 보고되었다. 해조류와 유제품 섭취는 에쿠올 생성을 촉진할 수 있다.

(S)-에쿠올을 생산하는 개인의 능력은 최소 한 달 동안 항생제를 복용하지 않은 사람들을 검사하여 결정된다. 이 표준화된 검사를 위해 개인은 3일 동안 240밀리리터의 두 잔의 두유를 마시거나 이에 상응하는 콩 식품을 섭취하며, 4일째에 소변 내 (S)-에쿠올 농도를 측정한다.

5.1. 에쿠올 생성균

다이드제인을 (S)-에쿠올로 완전히 변환하는 박테리아는 다음과 같다:

* Adlercreutzia equolifaciens
* Asaccharobacter celatus AHU1763
* Bacteroides ovatus
* Bifidobacterium
* Bifidobacterium animalis
* Coriobacteriaceae sp MT1B9
* Eggerthella sp YY7918
* Enterococcus faecium
* Eubacterium sp D1 and D2
* Finegoldia magna
* Lactobacillus mucosae
* Lactobacillus sp Niu-O16
* Lactococcus garvieae (Lc 20-92)
* Ruminococcus productus
* Slackia sp HE8
* Slackia equolifaciens (Strain DZE)
* Streptococcus intermedius
* Veillonella sp

Bifidobacterium에 의한 변환은 2002년 Tsangalis et al.에 의해 한 번 보고되었고 그 이후로 재현되지 않았다. Lactobacillus sp. Niu-O16 및 Eggerthella sp. Julong 732와 같은 혼합 배양도 (S)-에쿠올을 생산할 수 있다. 일부 에쿠올 생성균은 Adlercreutzia equolifaciens, Slackia equolifaciens, Slackia isoflavoniconvertens와 같이 그 명칭에서 확인할 수 있다.

6. 건강 효과

에쿠올은 피부 건강, 호르몬 관련 건강 및 기타 건강상의 이점을 제공하는 것으로 알려져 있다.

피부 건강과 관련하여 에쿠올은 항노화 물질로서 작용하여 활성 산소로 인한 손상을 줄이고, 광노화를 방지하며, 후성 유전적 조절에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 또한, 에쿠올은 갱년기 증상 완화, 위축성 질염 관련 증상 감소, 질 내 환경 개선 등에 도움을 줄 수 있다.

그 외에도 에쿠올은 유방암, 뇌경색, 심근경색, 전립선암 등의 위험 감소와 관련이 있으며, 치매 위험 감소에도 영향을 줄 수 있다는 보고가 있다.

6.1. 피부 건강

에쿠올의 국소적인 효과는 항노화 물질로서 다양한 연구에서 입증되었다. 이러한 효과는 피부의 분자적, 구조적 변화 모두에서 비롯된다. 예를 들어, 에쿠올은 텔로미어 길이의 증가를 유도할 수 있다. 에쿠올은 항산화제로서, 활성 산소(ROS)로 인한 손상을 줄임으로써 노화 과정을 늦출 수 있다. 또한, 급성 UVA 유도 지질 과산화를 억제하여 광노화 방지 물질로 작용할 수 있다. 더불어, 에쿠올은 후성 유전적 조절에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 에쿠올의 식물성 에스트로겐 특성은 피부 건강에도 영향을 미칠 수 있다. 에쿠올 치료 후 다크 서클과 눈가 주름이 감소했다는 보고가 있다. 에쿠올은 항산화 및 항염증 특성으로 인해 오염으로 인한 피부 손상으로부터 보호할 수 있다.

한 연구에 따르면 (RS)-에쿠올이 특히 국소적으로 적용했을 때 피부 건강에 가장 큰 전반적인 개선을 보였다.

6.2. 호르몬 관련 건강 효과

약용 에쿠올은 갱년기 증상, 예를 들어 안면 홍조, 근육 및 관절 통증을 완화하는 것으로 나타났다. (RS)-에쿠올은 질 가려움증, 질 건조증, 성교 시 통증과 같은 갱년기 위축성 질염과 관련된 증상을 감소시키고 질 내 세균총, 세포 구성 및 pH에 긍정적인 변화를 유발하는 것으로 보고되었다.

동물 연구에 따르면, 항안드로겐 효과가 있으며 5알파 환원효소 억제 및 낮은 디히드로테스토스테론 (DHT) 수치를 유발할 수 있다.

6.3. 기타 건강 효과

한국, 일본의 대규모 코호트 연구에 따르면, 식품으로부터의 이소플라본 섭취량이 많을수록 한국인 및 일본인 여성의 유방암 및 뇌경색과 심근경색, 남성의 일부 전립선암의 위험이 감소한다는 상관관계가 나타났다. 콩 이소플라본의 에스트로겐 유사 작용이 이소플라본이 대사되어 생산된 에쿠올에 의한 것이 아니냐는 가설이 세워지고 있다. 역학 연구에서 사람의 에쿠올 생산 유무와 전립선암, 유방암, 갱년기 장애의 예방 및 개선 효과와의 관련성이 보고되고 있다. 또한, 에쿠올 생산자와 비생산자의 실험에서, 에쿠올은 폐경에 따른 모발 밀도 감소, 연모화, 백발화 억제 등에 관여하고 있다고 보고되고 있다.

콩의 장내 세균 대사물인 에쿠올이 치매 위험을 감소시킬 가능성이 보고되고 있다.