세라마이드
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1. 개요
세라마이드는 세포막의 구성 성분이며, 세포 신호 전달, 세포 자멸사, 피부 장벽 기능 등 다양한 생리적 기능에 관여하는 생체 활성 지질이다. 세라마이드는 스핑고미엘린 분해 효소 경로, 드 노보 합성 경로, 재활용 경로를 통해 생성되며, 세포의 스트레스 신호에 의해 생성이 유도된다. 세라마이드 수치는 다양한 질병, 특히 심혈관 질환, 대사 질환, 암, 신경 퇴행성 질환 등과 관련이 있으며, 피부 질환 치료제, 화장품, 질병 치료 연구 등에 활용된다.
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| 세라마이드 - [화학 물질]에 관한 문서 | |
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| 일반 정보 | |
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| KEGG | C00195 |
2. 세라마이드의 생합성 경로
세라마이드 생성에는 세 가지 주요 경로가 있다. 스핑고미엘린 분해 효소 경로는 효소를 사용하여 세포막의 스핑고미엘린을 분해하여 세라마이드를 방출한다. ''드 노보'' 경로는 덜 복잡한 분자로부터 세라마이드를 생성한다. "재활용" 경로에서는 스핑고신으로 분해된 스핑고지질을 아실화를 통해 재사용하여 세라마이드를 형성한다.[4]
이 세 가지 경로를 통해 생성된 세라마이드는 세포의 프로그램된 세포 사멸 등의 제어에 이용된다.
2. 1. 스핑고미엘린 가수분해 경로
스핑고미엘린의 가수 분해는 스핑고미엘린 분해 효소에 의해 촉매된다. 스핑고미엘린은 세포의 원형질막에서 발견되는 4가지 흔한 인지질 중 하나이므로, 이 세라마이드 생성 방법은 세포막이 세포 자멸사를 유발하는 세포 외부 신호의 표적이 된다는 것을 의미한다. 일부 세포에서 이온화 방사선이 세포 자멸사를 유발할 때, 방사선이 세포막에서 스핑고미엘린 분해 효소의 활성화를 유도하고, 궁극적으로 세라마이드 생성을 유도한다는 연구가 있다.[2]세포막 내 스핑고미엘린을 효소 스핑고미엘리나아제로 가수분해하여 세라마이드를 합성하는 이 반응은 세포막의 분해에 의해 프로그램된 세포사멸을 일으킨다. 이 작용으로, 세포막은 프로그램된 세포사멸을 유도하는 세포 외 신호의 작용점이 된다. 또한, 기존 연구에서 전리 방사선이 일부 세포에서 아폽토시스를 일으킨다는 것이 보고되었다. 게다가, 전리 방사선이 세포막 내 스핑고미엘리나아제를 활성화시켜 최종적으로 세라마이드가 합성되는 것도 시사되었다.[42]
2. 2. ''드 노보''(De novo) 합성 경로
세린 팔미토일 전이효소에 의해 촉매되는 ''드 노보''(De novo) 경로는 팔미테이트와 세린의 축합으로 시작하여 3-케토-디하이드로스핑고신을 형성한다. 이 반응은 속도 제한 단계이다. 다음으로, 3-케토-디하이드로스핑고신은 디하이드로스핑고신으로 환원된 후, 효소 (디하이드로)세라마이드 합성효소에 의한 아실화 반응을 거쳐 디하이드로세라마이드를 생성한다. 디하이드로세라마이드 탈포화효소에 의해 촉매되는 최종 반응으로 세라마이드가 생성된다. ''드 노보'' 합성은 소포체에서 일어난다. 세라마이드는 이후 소포 수송 또는 세라마이드 전달 단백질 CERT에 의해 골지체로 수송된다. 골지체 내에서 세라마이드는 스핑고미엘린 및 복합 글리코스핑고지질과 같은 다른 스핑고지질로 추가 대사될 수 있다.[42]''드 노보'' 경로는 효소 세라마이드 생합성효소에 의해 세라마이드를 합성하는 경로이다. 소포체에서 합성된 세라마이드는 골지체에서 수정되고, 지질 이중층으로 운반된다. 이 경로는 여러 종류의 암세포에서 화학요법으로 유발되는 아폽토시스를 이용한 치료법과 관련이 있다.
2. 3. 재활용 경로 (Salvage pathway)
세라마이드 생성에는 세 가지 주요 경로가 있다. 첫째, 스핑고미엘린 분해 효소 경로는 효소를 사용하여 세포막의 스핑고미엘린을 분해하여 세라마이드를 방출한다. 둘째, ''드 노보'' 경로는 덜 복잡한 분자로부터 세라마이드를 생성한다. 셋째, "재활용" 경로에서는 스핑고신으로 분해된 스핑고지질을 아실화를 통해 재사용하여 세라마이드를 형성한다.[4]스핑고지질과 글리코스핑고지질의 구성적 분해는 후기 엔도솜과 리소좀과 같은 산성 세포내 구획에서 일어나며, 최종 목표는 스핑고신 생성이다. 글리코스핑고지질의 경우, 산성 pH 최적 조건에서 작용하는 엑소하이드롤라제는 올리고당 사슬의 끝에서 단당류 단위를 단계적으로 방출시켜 분자에서 스핑고신 부분만 남기며, 이는 세라마이드 생성에 기여할 수 있다. 세라마이드는 산성 세라마이다제에 의해 추가적으로 가수분해되어 스핑고신과 유리 지방산을 형성하며, 세라마이드와 달리 이 두 물질은 리소좀을 떠날 수 있다. 리소좀에서 방출된 장쇄 스핑고이드 염기는 세라마이드 및/또는 스핑고신-1-인산 합성을 위한 경로에 다시 진입할 수 있다. 재활용 경로는 세라마이드 신타제의 작용을 통해 장쇄 스핑고이드 염기를 재사용하여 세라마이드를 형성한다. 따라서 세라마이드 신타제 계열 구성원들은 리소좀에서 방출된 유리 스핑고신을 소포체 표면 또는 소포체 관련 막에서 포획할 가능성이 높다. 재활용 경로는 스핑고지질 생합성의 50%에서 90%에 기여하는 것으로 추정된다.[4]
3. 세라마이드의 생리적 기능
생체 활성 지질인 세라마이드는 세포 자멸사, 세포 성장 중지, 분화, 세포 노화, 세포 이동 및 부착을 포함한 다양한 생리적 기능에 관여한다. 세라마이드와 그 하위 대사 산물은 암, 신경 퇴행, 당뇨병, 미생물 발병, 비만, 염증을 포함한 여러 병리학적 상태에서도 역할을 하는 것으로 제시되었다.[5][6]
C16:0, C18:0, C24:1 세라마이드는 주요 심혈관 사건 (MACE)을 강력하게 예측하지만, C24:0은 반대 관계를 갖는다.[7][8] C16-C18 세라마이드는 간에 해롭고,[7] 간의 염증 및 산화 스트레스와 양의 상관 관계가 있다. 비알코올성 지방간 질환 (NAFLD)의 발병 및 진행은 간세포 내 세라마이드 증가와 관련이 있다.[8] 포화 지방 섭취는 혈청 세라마이드 수치를 높여 인슐린 저항성을 증가시킨다.[7] 초기에는 근육에서 인슐린 저항성이 증가하는 것으로 나타났지만, 이후 간 및 지방 조직에서도 인슐린 저항성이 증가하는 것으로 밝혀졌다.[8] 세라마이드 합성을 억제하거나 분해를 촉진하면 인슐린 저항성 및 지방간 질환 감소 등 건강이 개선된다.[7]
세라마이드는 TLR4 수용체의 포화 지방 활성화 결과로 합성될 때 골격근 인슐린 저항성을 유도한다.[9] 불포화 지방은 이러한 효과가 없다.[9] 세라마이드는 Akt/PKB 신호 전달 경로 억제를 통해 여러 조직에서 인슐린 저항성을 유도한다.[10] 세라마이드에 의한 LDL 콜레스테롤 응집은 동맥벽에서 LDL 축적을 유발하여 죽상 경화증으로 이어진다.[11] 세라마이드는 단백질 인산분해효소 2 (PP2A)를 활성화하여 내피 기능 장애를 일으킨다.[12] 미토콘드리아에서 세라마이드는 전자 전달 사슬을 억제하고 활성 산소 생성을 유도한다.[13]
비만 쥐에서 미리오신으로 세라마이드 합성을 억제하면 SOCS-3 발현 감소를 통해 렙틴 신호 전달이 개선되고 인슐린 저항성이 감소한다.[26] 증가된 세라마이드 수치는 인슐린 신호 전달 경로 활성화를 억제하거나 JNK 활성화를 통해 인슐린 저항성을 유발할 수 있다.[27]
세라마이드는 사람 피부 표피층을 형성하는 각질층의 주성분이다.[43][44] 콜레스테롤, 포화 지방산과 함께 물을 통과시키지 않아 건조로 인한 과도한 수분 손실을 방지하며, 미생물 침입을 막는 방어벽 기능을 한다.[45]
3. 1. 세포 신호 전달
생체 활성 지질인 세라마이드는 세포 자멸사, 세포 성장 중지, 분화, 세포 노화, 세포 이동 및 부착을 포함한 다양한 생리적 기능에 관여한다. 세라마이드와 그 하위 대사 산물은 암, 신경 퇴행, 당뇨병, 미생물 발병, 비만, 염증을 포함한 여러 병리학적 상태에서도 역할을 하는 것으로 제시되었다.[5][6]세라마이드가 신호 전달 분자로서 작용하는 방식은 현재 명확하지 않다. 한 가설은 세포막에서 생성된 세라마이드가 막 경직성을 강화하고, 지질 뗏목으로 알려진 작은 지질 플랫폼을 안정화시켜 신호 전달 분자들의 플랫폼 역할을 하도록 한다는 것이다. 또한, 막의 한 층에 있는 뗏목은 이중층의 다른 층에서 국소적인 변화를 유도할 수 있으므로, 세포 외부의 신호와 세포 내에서 생성될 신호 사이의 연결 고리 역할을 할 수 있다.
세라마이드는 또한 미토콘드리아 외막을 가로지르는 조직화된 큰 채널을 형성하는 것으로 나타났다. 이는 막 사이 공간에서 단백질의 유출을 초래한다. 세라마이드는 세포막에 높은 농도로 존재하며, 스핑고마이엘린을 구성하는 지질 중 하나이자 지질 이중층을 구성하는 주요 지질 중 하나이다. 오랫동안 세라마이드와 기타 스핑고지질은 단순한 지질 막의 구성 요소로 여겨졌지만, 현재는 이러한 생각이 완전히 옳지 않다는 것이 밝혀지고 있다. 세라마이드의 생체 작용 중 가장 매력적인 것으로 여겨지는 것은, 효소 군에 의해 세포막에서 세라마이드가 유리되어 신호 전달 물질로 작용하는 기능이다. 세라마이드는 세포 신호 전달 물질로서 분화, 증식, 프로그램 세포사(PCD), 세포자멸사 (타입 I PCD)를 제어하는 것으로 잘 알려져 있다. 이러한 기능 때문에, 세라마이드는 종종 "세포사의 메신저 (messengers of cell death)"라고 불린다. 인체에서는, 세라마이드의 합성 장애로 인해 아토피 피부염 등이 유발될 수 있다.
3. 2. 세포 사멸 (아포토시스) 유도
세포 자멸사(아포토시스) 또는 제1형 프로그래밍된 세포사는 정상적인 세포 항상성 유지에 필수적이며, 다양한 형태의 세포 스트레스에 대한 중요한 생리적 반응이다. 세라마이드 축적은 이온화 방사선,[2][14] UV 광선,[15] TNF-알파,[16] 그리고 항암 화학 요법제를 포함한 여러 세포 사멸 유도 물질로 세포를 처리한 후 발견되었다. 이는 세라마이드가 이러한 모든 물질의 생물학적 반응에 역할을 한다는 것을 시사한다. 암세포에서 세포 사멸을 유도하는 효과 때문에 세라마이드는 "종양 억제 지질"이라고 불려왔다. 몇몇 연구에서는 세포 사멸 과정에서 세라마이드의 구체적인 역할을 더 자세히 정의하려고 시도했으며, 일부 증거는 세라마이드가 세포 자멸사를 유도하는 과정에서 미토콘드리아 상류에서 기능한다는 것을 시사한다. 그러나, 세포 자멸사에서 세라마이드의 역할에 대한 연구의 상반되고 가변적인 특성 때문에, 이 지질이 세포 자멸사를 조절하는 메커니즘은 여전히 불분명하다.[17]세라마이드의 생체 작용 중 가장 매력적인 것으로 여겨지는 것은, 효소 군에 의해 세포막에서 세라마이드가 유리되어, 이것이 신호 전달 물질로 작용하는 기능일 것이다. 세라마이드는 세포 신호 전달 물질로서 분화, 증식, 프로그램 세포사(PCD), 세포자멸사 (타입 I PCD)를 제어하는 것으로 잘 알려져 있다. 이러한 기능 때문에, 세라마이드는 종종 "세포사의 메신저 (messengers of cell death)"라고 불린다.
세라마이드가 프로그램 세포사멸 신호라는 것이 처음 시사된 것은 유전 질환인 니만-픽병 환자가 아폽토시스에 대해 저항성을 가진 세포를 가지고 있다는 것을 알게 되면서였다. 니만-픽병은 산성 스핑고미엘리나제(세라마이드 생산에 관여하는 효소)가 결손되는 질환이다.
그 후 여러 연구 기관의 일련의 연구 결과로부터 세라마이드는 많은 세포 종류에서 아폽토시스를 유도할 수 있는 아폽토시스 신호의 전구체 혹은 아폽토시스 신호 그 자체임이 밝혀졌다. 현재는 전리 방사선에 의해 아폽토시스가 유발되는 경우 세라마이드의 역할을 해명하기 위한 연구가 진행되고 있다.
3. 3. 피부 장벽 기능
각질층은 표피의 가장 바깥층으로,[18][19][20] 콜레스테롤 및 유리지방산과 함께 세라마이드는 지질층을 형성하여 증발에 의한 수분 손실을 방지하는 방수 장벽 역할을 한다. 일반적으로 표피 지질층은 세라마이드(약 50%), 콜레스테롤(약 25%), 유리지방산(약 15%)의 혼합물로 구성되며, 다른 지질도 소량 존재한다.[21][22] 지질 장벽은 미생물 침입으로부터 보호하는 역할도 한다.[20]표피 세라마이드는 다양한 구조를 가지며 AS, NS, ADS, NDS, AH, EOH, NH, AP, NP, EOH, EOS 등으로 분류될 수 있다.
세라마이드 구조의 다양성은 신체 부위별 각질층의 고유한 특성에 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 얼굴 각질층은 다양한 표정 변화를 수용하기 위해 얇고 유연하며, 발뒤꿈치 각질층은 외상으로부터 보호하기 위해 두껍고 단단하다. 이러한 구조적 변화에 맞춰 표피 지질체에도 부위별 변화가 있으며, 여기에는 서로 다른 표피 세라마이드 구조의 상대적 비율 변화가 포함된다.[18]
3. 3. 1. 피부 질환과의 관련성
세라마이드는 세포 자멸사, 세포 성장 중지, 분화, 세포 노화 등 다양한 생리적 기능에 관여하는 생체 활성 지질이다. 세라마이드와 그 하위 대사 산물은 암, 신경 퇴행, 당뇨병, 미생물 발병, 비만, 염증 등 여러 병리학적 상태와 관련이 있는 것으로 알려져 있다.[5][6]특히, C16:0, C18:0, C24:1 세라마이드는 주요 심혈관 사건 (MACE)을 예측하는 데 중요한 역할을 하며, C24:0은 반대 관계를 보인다.[7][8] C16-C18 세라마이드는 간에 해로운 영향을 미치며,[7] 간의 염증 및 산화 스트레스와 양의 상관 관계를 보인다. 비알코올성 지방간 질환 (NAFLD)의 발병 및 진행은 간세포 내 세라마이드 증가와 관련이 있다.[8] 포화 지방 섭취는 혈청 세라마이드 수치를 높여 인슐린 저항성을 증가시킨다.[7] 초기 연구에서는 근육에서 인슐린 저항성이 증가하는 것을 확인했지만, 후속 연구에서는 간 및 지방 조직에서도 인슐린 저항성이 증가하는 것을 밝혀냈다.[8] 세라마이드 합성을 억제하거나 분해를 촉진하는 중재는 인슐린 저항성 감소 및 지방간 질환 감소와 같은 건강 개선 효과를 가져온다.[7]
세라마이드는 TLR4 수용체의 포화 지방 활성화를 통해 합성될 때 골격근 인슐린 저항성을 유발하며, 불포화 지방은 이러한 효과를 나타내지 않는다.[9] 또한, Akt/PKB 신호 전달 경로를 억제하여 여러 조직에서 인슐린 저항성을 유발한다.[10] 세라마이드는 LDL 콜레스테롤 응집을 유발하여 동맥벽에 LDL이 쌓이게 하고 죽상 경화증을 일으킨다.[11] 단백질 인산분해효소 2 (PP2A)를 활성화시켜 내피 기능 장애를 유발하며,[12] 미토콘드리아에서는 전자 전달 사슬을 억제하고 활성 산소 생성을 촉진한다.[13]
각질층은 표피의 가장 바깥층으로,[18][19][20] 지질 매트릭스 안에 핵이 없는 각질 세포가 "벽돌과 모르타르"처럼 구성되어 있다. 세라마이드는 콜레스테롤, 유리지방산과 함께 지질 모르타르를 형성하여 수분 손실을 막는 방수 장벽 역할을 한다. 일반적으로 표피 지질 매트릭스는 세라마이드(약 50%), 콜레스테롤(약 25%), 유리지방산(약 15%) 및 소량의 다른 지질로 구성된다.[21][22] 이 지질 장벽은 미생물 침입을 막는 역할도 한다.[20]
표피 세라마이드는 다양한 구조를 가지며, AS, NS, ADS, NDS, AH, EOH, NH, AP, NP, EOH, EOS 등으로 분류된다.[18]
이러한 세라마이드 구조의 다양성은 신체 부위별 각질층의 특성에 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 얼굴 각질층은 얇고 유연하며, 발뒤꿈치 각질층은 두껍고 단단하다. 이러한 구조적 차이에 따라 표피 지질체에도 부위별 변화가 있으며, 세라마이드 구조의 상대적 비율도 달라진다.[18]
건선 환자의 경우, AS 및 NS 세라마이드가 증가하고 EOS, AP 및 NP 세라마이드가 감소하여 피부 방수 장벽에 결함이 생길 수 있다.[23][24][22] 아토피 피부염 및 건선 환자 연구에서는 세라마이드 스핑고이드 염기 길이와 지방산 사슬 길이가 염증성 피부에서 특정 세라마이드 구조의 변화에 큰 영향을 미친다고 보고되었다.[18] 피부, 모발, 손톱의 세라마이드 수치는 환경 변화, 독한 황산염 사용, 과도한 열, 자외선 노출, 노화 등으로 인해 감소할 수 있다.[25]
세라마이드는 사람 피부의 표피층 표면을 구성하는 각질층의 주요 성분이다.[43][44] 콜레스테롤, 포화 지방산과 함께 물이 통과하지 못하게 하여 수분 손실을 막고 미생물 침입을 막는 방어벽 기능을 한다.[45] 건선에서는 이러한 투과성 방어벽이 손상되어 있다.[46]
각질층은 세라마이드 50%, 콜레스테롤 25%, 유리 지방산 15%로 구성된다.[46] 노화에 따라 각질층의 세라마이드와 콜레스테롤은 감소한다.[47] 세라마이드가 풍부한 밀 추출물을 사용한 임상 시험에서는 피부 수분량이 증가하는 결과가 나타났다.[48]
3. 4. 호르몬 조절
세라마이드는 생체 활성 지질로서 세포 자멸사, 세포 성장 중지, 분화, 세포 노화, 세포 이동 및 부착 등 다양한 생리적 기능에 관여한다. 포화 지방이 TLR4 수용체를 활성화시켜 합성될 때, 세라마이드는 골격근 인슐린 저항성을 유발한다.[9] 불포화 지방은 이러한 효과가 없다.[9] 세라마이드는 Akt/PKB 신호 전달 경로를 억제하여 여러 조직에서 인슐린 저항성을 유도한다.[10] 비만 쥐에서 미리오신으로 세라마이드 합성을 억제하면 SOCS-3 발현이 감소하여 렙틴 신호 전달이 개선되고 인슐린 저항성이 감소한다.[26] 증가된 세라마이드 수치는 인슐린 신호 전달 경로를 활성화하는 인슐린의 능력을 억제하거나 JNK를 활성화하여 인슐린 저항성을 유발할 수 있다.[27]4. 세라마이드 관련 질병
생체 활성 지질인 세라마이드는 세포 자멸사, 세포 성장 중지, 분화, 세포 노화, 세포 이동 및 부착 등 다양한 생리적 기능에 관여한다. 세라마이드와 그 하위 대사 산물은 암, 신경 퇴행, 당뇨병, 미생물 발병, 비만, 염증 등 여러 병리학적 상태와도 관련이 있는 것으로 알려져 있다.[5][6]
세라마이드가 세포 사멸 신호라는 것은 유전 질환인 니만-픽병 환자에게서 아폽토시스에 저항성을 가진 세포가 발견되면서 처음 알려졌다. 니만-픽병은 세라마이드 생성에 관여하는 효소인 산성 스핑고미엘리나제가 결핍된 질환이다. 이후 여러 연구를 통해 세라마이드는 많은 세포 종류에서 아폽토시스를 유도하는 신호의 전구체이거나 신호 자체임이 밝혀졌다. 현재는 전리 방사선에 의해 아폽토시스가 유발될 때 세라마이드의 역할을 밝히기 위한 연구가 진행되고 있다. 또한, 유전자 재조합으로 만든 산성 스핑고미엘리나제 녹아웃 마우스는 여러 세포 종류가 아폽토시스를 유발하는 신호에 대해 저항성을 나타내는 것으로 알려져 있다.
4. 1. 대사 질환
생체 활성 지질인 세라마이드는 세포 자멸사, 세포 성장 중지, 분화, 세포 노화, 세포 이동 및 부착을 포함한 다양한 생리적 기능에 관여한다.[5] 세라마이드와 그 하위 대사 산물은 암, 신경 퇴행, 당뇨병, 미생물 발병, 비만, 염증을 포함한 여러 병리학적 상태에도 관여하는 것으로 알려져 있다.[5][6]C16:0, C18:0, C24:1 등 여러 종류의 세라마이드는 주요 심혈관 사건 (MACE)을 예측하는 데 중요한 역할을 하지만, C24:0은 반대로 MACE 발생 위험을 낮추는 관계를 보인다.[7][8] C16-C18 세라마이드는 간에 해로운 영향을 미친다.[7] 세라마이드 수치는 간의 염증 및 산화 스트레스와 양의 상관관계를 가지며, 비알코올성 지방간 질환 (NAFLD)의 발병 및 진행은 간세포 내 세라마이드 증가와 관련이 있다.[8] 포화 지방 섭취는 혈청 세라마이드 수치를 높이고 인슐린 저항성을 증가시킨다.[7] 초기 연구에서는 근육에서 인슐린 저항성이 증가하는 것으로 나타났지만, 이후 연구에서는 간과 지방 조직에서도 인슐린 저항성이 증가하는 것으로 밝혀졌다.[8] 세라마이드 합성을 억제하거나 분해를 촉진하는 방법은 인슐린 저항성 감소 및 지방간 질환 감소 등 건강 개선 효과를 가져온다.[7]
세라마이드는 TLR4 수용체가 포화 지방에 의해 활성화될 때 합성되어 골격근의 인슐린 저항성을 유발한다.[9] 불포화 지방은 이러한 효과를 나타내지 않는다.[9] 세라마이드는 Akt/PKB 신호 전달 경로를 억제하여 여러 조직에서 인슐린 저항성을 유도한다.[10] 세라마이드에 의한 LDL 콜레스테롤 응집은 동맥벽에 LDL이 축적되게 하여 죽상 경화증을 유발한다.[11] 세라마이드는 단백질 인산분해효소 2 (PP2A)를 활성화하여 내피 기능 장애를 일으킨다.[12] 미토콘드리아에서 세라마이드는 전자 전달 사슬을 억제하고 활성 산소 생성을 촉진한다.[13]
ACSF3 유전자 변이로 발생하는 대사 질환인 말론산 및 메틸말론산뇨증 복합형(CMAMMA)에서는 손상된 미토콘드리아 지방산 합성(mtFAS)으로 인해 복합 지질 구성이 크게 변화한다.[36][37] 예를 들어 스핑고마이엘린 농도는 증가하는 반면, 세라마이드 농도는 감소한다.[36]
4. 2. 암
생체 활성 지질인 세라마이드는 세포 자멸사를 포함한 다양한 생리적 기능에 관여한다. 세라마이드와 그 하위 대사 산물은 암을 포함한 여러 병리학적 상태에서 역할을 하는 것으로 제시되었다.[5][6]세라마이드가 프로그램 세포사멸 신호라는 것이 처음 시사된 것은 유전 질환인 니만-픽병 환자가 아폽토시스에 대해 저항성을 가진 세포를 가지고 있다는 것을 알게 되면서였다. 니만-픽병은 산성 스핑고미엘리나제(세라마이드 생산에 관여하는 효소)가 결손되는 질환이다.
그 후 여러 연구 기관의 일련의 연구 결과로부터 세라마이드는 많은 세포 종류에서 아폽토시스를 유도할 수 있는 아폽토시스 신호의 전구체 혹은 아폽토시스 신호 그 자체임이 밝혀졌다. 현재는 전리 방사선에 의해 아폽토시스가 유발되는 경우 세라마이드의 역할을 해명하기 위한 연구가 진행되고 있다.
또한, 유전자 재조합으로 만들어진 산성 스핑고미엘리나제 녹아웃 마우스는 이 마우스가 가진 여러 세포 종류가 아폽토시스를 유발하는 신호에 대해 저항성을 나타내는 것으로 알려져 있다.
4. 3. 신경 퇴행성 질환
생체 활성 지질인 세라마이드는 세포 자멸사, 세포 성장 중지, 분화, 세포 노화, 세포 이동 및 부착을 포함한 다양한 생리적 기능에 관여한다. 세라마이드와 그 하위 대사 산물은 신경 퇴행을 포함한 여러 병리학적 상태에서 역할을 하는 것으로 제시되었다.[5][6]5. 세라마이드 생성 유도 물질
세라마이드 생성을 유도하는 것으로 알려진 물질은 다음과 같다.
세라마이드 생성을 유도하는 물질은 세포의 프로그램된 세포사멸(아폽토시스)을 유발하는 스트레스 신호인 경향이 있다. 이로부터 세라마이드는 세포외 신호를 세포 내 대사로 전달할 때 중개 작용을 한다는 것을 알 수 있다.
6. 세라마이드 신호 전달 기전
세라마이드가 신호 전달 분자로서 작용하는 방식은 현재 명확하지 않다.
세포막에서 생성된 세라마이드가 막 경직성을 강화하고, 지질 뗏목으로 알려진 작은 지질 플랫폼을 안정화시켜 신호 전달 분자들의 플랫폼 역할을 하도록 한다는 가설이 있다. 또한, 막의 한 층에 있는 뗏목은 이중층의 다른 층에서 국소적인 변화를 유도할 수 있으므로, 세포 외부의 신호와 세포 내에서 생성될 신호 사이의 연결 고리 역할을 할 수 있다.
세라마이드는 미토콘드리아 외막을 가로지르는 조직화된 큰 채널을 형성하여 막 사이 공간에서 단백질의 유출을 초래하기도 한다.
6. 1. 지질 뗏목 (Lipid raft) 형성
세라마이드가 신호 전달 분자로서 작용하는 방식은 현재 명확하지 않다.한 가설은 세포막에서 생성된 세라마이드가 막 경직성을 강화하고, 지질 뗏목으로 알려진 작은 지질 플랫폼을 안정화시켜 신호 전달 분자들의 플랫폼 역할을 하도록 한다는 것이다. 또한, 막의 한 층에 있는 뗏목은 이중층의 다른 층에서 국소적인 변화를 유도할 수 있으므로, 세포 외부의 신호와 세포 내에서 생성될 신호 사이의 연결 고리 역할을 할 수 있다.[1]
지질 이중층에서 세라마이드가 생성된 후, 세라마이드 클러스터는 지질 뗏목으로 알려진 지질 플랫폼을 구성한다는 가설이 세워졌다. 이 지질 뗏목은 신호 분자를 세포 안팎으로 전달하는 플랫폼으로서의 기능을 갖는 막관통형 구조로 추정된다. 지질 뗏목이 지질 이중층을 관통하는 형태로 존재하기 때문에, 세포 내와 세포 외의 신호를 상호 전달하는 것이 가능하다.[1]
6. 2. 미토콘드리아 막 투과성 변화
세라마이드가 신호 전달 분자로서 작용하는 방식은 현재 명확하지 않다.한 가설은 세포막에서 생성된 세라마이드가 막 경직성을 강화하고, 지질 뗏목으로 알려진 작은 지질 플랫폼을 안정화시켜 신호 전달 분자들의 플랫폼 역할을 하도록 한다는 것이다. 또한, 막의 한 층에 있는 뗏목은 이중층의 다른 층에서 국소적인 변화를 유도할 수 있으므로, 세포 외부의 신호와 세포 내에서 생성될 신호 사이의 연결 고리 역할을 할 수 있다.
세라마이드는 또한 미토콘드리아 외막을 가로지르는 조직화된 큰 채널을 형성하는 것으로 나타났다. 이는 막 사이 공간에서 단백질의 유출을 초래한다.
7. 세라마이드의 활용
세라마이드는 습진과 같은 피부 질환 치료를 보완하기 위해 사용되는 일부 국소 피부 약물의 성분으로 발견된다.[38] 또한 일부 비누, 샴푸, 피부 크림, 자외선 차단제와 같은 화장품에도 사용된다.[39] 이 외에도 세라마이드는 암 치료의 잠재적 치료법으로 연구되고 있다.[40]
7. 1. 피부 질환 치료제
각질층은 표피의 가장 바깥층이다.[18][19][20] 세라마이드는 콜레스테롤, 유리지방산과 함께 지질을 형성하여 수분 손실을 막는 방수 장벽 역할을 한다.[21][22] 이 지질 장벽은 미생물 침입도 막는다.[20]과형성 질환인 건선 환자는 AS 및 NS 세라마이드가 증가하고 EOS, AP 및 NP 세라마이드가 감소하여 피부 방수 장벽에 결함이 생길 수 있다.[23][24][22] 아토피 피부염 및 건선 환자는 세라마이드 스핑고이드 염기 길이와 지방산 사슬 길이에 따라 특정 세라마이드 구조가 조절된다.[18]
세라마이드는 습진 같은 피부 질환 치료를 보완하는 일부 국소 피부 약물에 들어 있다.[38]
7. 2. 화장품
각질층은 표피의 가장 바깥층으로, 지질 매트릭스 내에 존재하는 각질 세포로 구성되어 "벽돌과 모르타르"와 같은 구조를 이룬다.[18][19][20] 세라마이드는 콜레스테롤, 유리지방산과 함께 지질 모르타르를 형성하여 수분 손실을 막는 방수 장벽 역할을 하며, 미생물 침입으로부터 보호한다.[20][21][22][18]표피 세라마이드는 다양한 구조를 가지며, 신체 부위에 따라 각질층의 고유한 특성에 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 얼굴의 각질층은 얇고 유연하며, 발뒤꿈치의 각질층은 두껍고 단단하다. 이러한 구조적 변화에 맞춰 표피 지질체에도 부위별 변화가 있다.[18]
세라마이드는 습진과 같은 피부 질환 치료를 보완하기 위해 사용되는 일부 국소 피부 약물의 성분으로 발견될 수 있다.[38] 또한 일부 비누, 샴푸, 피부 크림, 자외선 차단제와 같은 화장품에도 사용된다.[39]
피부, 모발, 손톱의 세라마이드 수치는 환경 변화, 독한 황산염 사용, 과도한 열, 자외선 노출 및 생물학적 노화로 인해 감소할 수 있다.[25] 노화에 따라 사람의 각질층에서 세라마이드와 콜레스테롤이 감소한다.[47]
7. 3. 질병 치료 연구
세라마이드는 습진과 같은 피부 질환 치료를 보완하기 위해 사용되는 일부 국소 피부 약물의 성분으로 발견될 수 있다.[38] 또한 일부 비누, 샴푸, 피부 크림, 자외선 차단제와 같은 화장품에도 사용된다.[39] 이 외에도 세라마이드는 암 치료의 잠재적 치료법으로 연구되고 있다.[40]참조
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