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구조와 기능

제아잔틴과 루틴의 구조와 기능

제아잔틴과 루틴은 노인성황반변성의 예방에 있어 중요한 카로티노이드들입니다. 크리산티스사는 노인성황반변성에 의한 손상으로부터 눈을 보호하기 위해 높은 농도의 제아잔틴-루틴을 자연으로부터 생산하는 최초의 기업입니다.

제아잔틴과 루틴은 인간에게 최적의 시력정밀성을 갖도록 해주는 원추세포와 간상세포가 집중적으로 존재하는 황반의 바로 중앙부위에 모여 있습니다. 망막의 안쪽에는 루틴에 비해 제아잔틴이 약 1.5배정도가 더 있습니다.

동물대상의 실험에 따르면 광수용세포인 원추세포와 간상세포를 보호함에 있어 제아잔틴이 매우 효과적임을 보여주고 있습니다.

제아잔틴이 함유된 사료로 키운 메추라기의 망막손상이 제아잔틴을 제거한 사료를 먹인 그룹에 비해 훨씬 적었읍니다. (1)

루틴은 시금치, 옥수수나 계란의 노른자 등 짙은 녹색 잎의 야채와 다양한 과일에서 발견되는 자연색소입니다. 루틴은 유해한 청색광으로부터 황반을 보호하고 망막세포에 존재하는 항산화물질입니다.

눈에는 제아잔틴에 비해 루틴이 더 풍부하게 존재하며 빛에 매우 예민한 광수용체를 보호합니다.

최근의 연구결과들은 눈의 망막 색소가 정상적인 분포상태에서 변화되는 것이 초기 노인성황반변성의 발생과 관계가 있음을 밝혀주고 있으며 황반의 중심부위 (원추세포와 간상세포가 집중되어 있는곳)의 손상이 말기 노인성 황반변성으로 진행하게 될 위험이 더 크다는 것을 보여주고 있습니다.

이 연구보고서들은 황반중심부의 색소감소와 전체에서 차지하는 중앙부위의 색소비율이 낮아지게 되면 함몰부위가 일어나거나 영향을 받지 않는 부위에서도 국지적인 위축이 발생될 수 있음을 보여주고 있습니다. (2) (3)

노인성 황반변성환자 눈의 중심부와 중심 주변부의 황반색소 집적도와 정상적인 눈의 황반 색소 부위별 집적도를 분석한 결과를 보면 노인성황반변성과 망막색소집적도 사이에는 직접적인 관계가 있음을 알 수 있습니다.

노인성 황반변성 환자의 경우 중심부 주변의 망막 색소 집적도가 매우 떨어진 상태라는 것이 관찰되었습니다. (4)

이러한 증거는 황반의 중심부문에 제아잔틴과 루틴의 양을 적절하게 유지하는 것이 중요할 뿐만 아니라 평생동안 건강한 눈을 유지하기 위해서는 황반의 주변부와 수정체에도 마찬가지로 제아잔틴과 루틴의 적정량이 유지되어야 한다는 것을 의미합니다.

제아잔틴은 인체의 혈청에서는 루틴에 비해 1/5에서 1/10 정도만 존재하며 우리가 섭취하는 음식물에서는 루틴의 1/10 ~ 1/20 정도만 존재합니다.

인간의 눈에 있는 카로티노이드의 양을 알아보기 위해 2001년 기증된 안구에서 채취한 세포를 검사한 연구가 있습니다.

루틴이 다른 일반적인 카르티노이드-베타 케로틴, 카로틴과 리코펜-에 비해 2~7배 정도가 더 많이 있음을 발견하게 되었습니다.

루틴이 제아잔틴보다 더 많이 눈에 존재하기 때문에 눈에 손상을 입히는 청색광으로부터 황반의 중심부분을 보호하는 제아잔틴과 유사한 메조제아잔틴을 루틴으로부터 생성하게 됩니다.

최근에 우리는 인체가 이러한 보완적인 메조 제아잔틴을 생성하는 능력이 나이가 들면서 감퇴되며 (5) 결국 망막색소의 집적도가 낮아지게 된다는 것을 알게 되었습니다.

제아잔틴-루틴의 보충섭취는 인체가 이러한 유사 제아잔틴의 분자를 생성해야 할 필요성을 확실히 감소시킬 것이며 따라서 오랫동안 눈을 보호할 수 있게 될 것임을 확신하고 있습니다.

일상적인 음식물을 통한 제아잔틴과 루틴의 섭취는 1일 2mg 정도입니다. 여러 병리학적 연구결과에 따르면 제아잔틴과 루틴 (1일 약 6mg)의 보충섭취와 노인성황반변성과 백내장의 위험감소와 관계가 있음을 밝혀주고 있습니다.(6)

따라서 1일 섭취량의 차이인 4mg의 보충섭취를 권하게 됩니다. 이러한 섭취량의 차이는 젊은 성인들에 비해 카로티노이드의 섭취가 훨씬 적어지게 되는 50세 이상의 연령층에서는 더 커지게 됩니다.

따라서 보충섭취는 음식을 통해 섭취하게 되는 낮은 수준의 제아잔틴과 루틴을 채워주며 노인성황반변성의 진행을 예방하거나 그 위험을 감소시키는데 필요한 양을 눈에 공급하여 주는 중요한 방법입니다.

눈의 건강을 위한 보충 섭취에 있어 한 캡슐 당 적어도 동일한 양의 제아잔틴과 루틴이  함유되어야 합니다. 그 이유는 인간의 망막에 있는 카로티노이드의 50%가 제아잔틴과 그 isomer로 구성되어 있기 때문입니다. (7)

제아잔틴은 40개의 탄소로 구성된 긴 분자구조로 되어 있으며 11개의 이중결합을 갖고 있습니다. 분자식은 C₄₀H₅₆O₂로 분자량은 568.88 dalton입니다. 제아잔틴은 3종의 steroisomeric 형태가 있습니다 : 즉 (3R,3'R), (3R,3'S)와 (3S,3'S)로서 자연에서 존재하는 제아잔틴의 기본형은 (3R,3'R)입니다.

크리산티스사의 메리골드는 오직 (3R, 3'R) 제아잔틴만을 생성합니다.

제아잔틴의 3차원적인 구조는 직선형의 분자구조로 생물체의 세포벽을 횡단할 수 있는 바 친수성의 종단부문과 지단백질의 사슬로 구성되어 있기 때문입니다.

제아잔틴은 수직적으로 세포의 표면을 통과할 수 있는 반면 루틴은 비직각적인 형태로 자신을 끼워 넣기 때문에 제아잔틴이 보다 효과적인 세포막 항산화작용을 할 위치에 놓이게 됩니다.

루테인의 분자구조는 C₄₀H₅₂O₂로 분자량은 644 dalton입니다. 제아진틴이나 루테인 모두 이중 고리를 가지고 있으나 루테인의 이중 고리의 위치는 추가적인 이중항 고리를 가지고 있는 제아잔틴에 비해 보다 쉽게 화학적인 반응을 일으키게 됩니다.

안정적인 좌우대칭적인 구조를 갖고 있는 제아잔틴은 루테인에 비해 보다 더 좋은 보호 능력을 갖고 있습니다.

루테인과 제아잔틴은 주변 환경에 부응하는 것으로 생각되며 이들 물질들은 눈에 있는 지단백 중층내의 세포막을 메워 막의 안정성을 높여 줍니다.

이들 물질들이 갖고 있는 항산화 기능과 빛에 의한 손상을 일으키는 청색광과 자외선을 걸러주는 기능을 통해 제아잔틴과 루틴은 노인성 황반변성과 노인성 백내장 형성의 위험으로부터 눈을 지켜주는 매우 중요한 역할을 하는 것으로 믿어지게 되었습니다.(8)

혈청내의 제아잔틴과 루틴의 수준이 낮은 사람일수록 노인성 황반변성으로 진행될 위험이 매우 높아진다는 것이 밝혀졌습니다.(9)

인체는 섭취한 제아잔틴과 루틴을 중심시력의 가장 중요한 부분으로 가장 보호되어야 할 눈의 황반에 선택적으로 공급합니다.

이들 물질들은 망막색소 상피조직에 축적되며 이곳에는 대부분의 광수용체들이 존재하는 곳으로 제아잔틴과 루틴의 강력한 항산화능력에 의해 산화적 손상으로부터 보호받게 됩니다.

그러나 제아잔틴의 눈에 분포되어 있는 상황을 고려한다면 루틴과 다른 어떤 특별한 기능을 하고 있음을 알 수 있습니다.

인간의 수정체에도 제아잔틴(인체에서 가장 비활성적인 세포임에도 불구하고)이 축적되어 있으며 루틴과 함께 나이가 듦에 따라 증가되는 수정체의 밀도와 백내장이 형성되는 위험으로부터 수정체를 보호하여 줍니다. (10)

(1) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2002 Nov, v 43, n 11, p 3538-3549
(2) ARVO abstracts 2003
(3) ARVO abstracts 2003
(4) Invest. Ophtalmol. Vis. Sci. 42:235-240
(5) ARVO abstracts 2003
(6) JAMA (1994) 272; 1413-1420
(7) Exp. Eye Res. (1997) 64, 211-218
(8) Invest. Ophtalmol. Vis. Sci. 42:235-240
(9) IOVS June 2003, Vol 44, No. 6
(10) Nutrition 19:21-24, 2003