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인 Phosphorus의 생리적 기능

인 P : 미네랄의 여왕
- 인(P)의 생리적 기능
- 인산화 : 대사의 시작
- DNA의 뼈대는 인산
- 뼈는 칼슘과 인의 결합물이다
- ATP 3개의 인산염, 생명의 배터리
- 세포막 인지질의 구성원소
- 효소 phosphatase
- 혈액의 pH조정

- 인도 첨가물이면 위험하다?

인체에 6번째로 많은 원소 : 체중의 0.8~1.1%,  2번째로 많은 미네랄이다(칼슘이 첫 번째)
인체에서 인의 80%는 골격에 존재하고 20%는 대사적 활성을 가지고 신체의 모든 세포에 대사에 중요한 역할을 한다.

  99% of calcium in the body is part of bone .
  1%  in the blood  :
                   -  45%  circulates as free Ca ions  
                   -  40%  bound to albumin
                   -  15%  bound to anions
  80% of phosphate in the body is part of bone .
  20%  in the blood  :



결핍 증상 및 원인

인 결핍은 동물에서 보고되고 있지만 사람의 경우에는 매우 드물다. -> 쉽게 보충가능, 역할에 대한 저평가의 가장 큰 원인
알루미늄 함유 제산제를 장기 복용할 경우 인 결핍이 생길 수 있다.
인 고갈 위험이 있는 사람은 알코올 중독, 신장 기능 장애, 장 흡수 불량 증후군(celiac disease, Crohn’s disease), 심한 다이어트 등이다.
인을 다량 함유한 식품을 과다 섭취하면 칼슘 흡수를 억제하여 골다공증 등 골격 문제를 야기한다.
인의 과다 섭취는 갑상선 기능 항진증을 유발하고 뼈의 재흡수를 증가시키고 연부 조직에 칼슘을 침착시키며 골질을 감소시킨다.

RDA 및 용량

RDA는 하루 1000 mg이다. 이보다 더 많은 용량은 권장하지 않는다. 대부분의 미국인은 과량의 인을 섭취한다
동물성 단백질이 인의 가장 좋은 급원 식품이다.

첨가물 : 인산, 피로인산, 폴리인산등으로 쉽게 섭취가 가능하다
   신맛, 완충액, 케이킹억제, 팽창제, 안정제, 유화제, 산화억제제

고인산혈증

고인산혈증은 신장의 기능이 떨어질 때 동반되는 합병증이다. 고인산혈증은 섬유아세포증식인자 23번 유전자(Fibroblast growth factor 23, FGF-23)를 통해 활성형 비타민D를 감소시키고 부갑상선을 항진시켜 다양한 형태의 요독성 골질환을 유발할 수 있다. 혈중 인 농도가 높으면 칼슘과 결합해 칼슘-인 결합체가 심장판막, 대동맥, 관상동맥 등에 침착돼 심혈관계질환 사망과 밀접한 연관을 지니게 된다. 고인산혈증을 조절하기 위해서 인산 제한 식이요법, 투석, 혈중 인 조절 약물(인산 결합제) 복용 등 3가지 치료가 주로 이뤄지고 있다. 하지만 인산제한 식이요법만으로 인을 조절하는 것은 현실적으로 어렵고, 투석을 받아도 다량의 인이 세포내액에 존재하기 때문에 많은 환자들에게 인 조절 약물이 필요하다.





 

 

 


미국 인 섭취권장량

 

미국 인 섭취량

 



질산, 황산,염산,인산 :  이들은 강산성물질이라 고농도에서는 매우 낮은 pH를 만들어 위험할 수도 있다. 그런데 적당한 농도에서는 유익한 기능을 한다. 염산은 우리 몸의 건강의 파수꾼인 위산이 되고, 질산과 황산은 아미노산을 구성하는 식물의 필수 영양소가 된다. 그렇다면 인산은 우리와 어떤 관련이 있을까? 어떤 사람은 콜라의 인산을 생각하고, 칼슘과 결합하는 능력이 있어 칼슘의 흡수를 방해한다고 생각할 것이고, 어떤 사람은 “인산염에 불린 오징어채 유통!”과 같은 기사를 기억하고 뭔가 좋지 않은 식품첨가물로 생각할 것이다.
그런데 인산은 우리 몸에 칼륨, 나트륨, 칼슘 다음으 많이 필요한 필수 미네랄이다. 학교에서 미네랄로 배우는 인(P)이 실제 우리 몸 안에서는 항상 인산의 형태로 존재한다. 인의 필요량은 마그네슘, 철, 아연 등 나머지 미네랄을 합한 것보다 많고, 하는 일은 더욱 많다. 나트륨, 칼륨, 칼슘은 비록 인산보다 많이 섭취해야 하지만 그들이 많이 필요한 것은 인산보다 많은 일을 해서가 아니다. 사실 미네랄의 필요량은 하는 일의 양에 의해 결정이 되는 것이 아니라 배출되는 양에 따라 결정된다. 미네랄은 원자의 상태이고 원자는 아무리 사용한다고 소비되거나 그 성질이 변하지 않기 때문에 영원히 쓸 수 있다. 그러니 미네랄은 대사과정에 어쩔 수없이 손실되는 양만 보충하면 되는 것이다.
녹아 있는 나트륨, 염소, 칼슘은 주로 혈액에 있지만 인산은 주로 세포 안에 있다. 그만큼 손실될 확률이 적다. 그리고 모든 대사에 관여한다. 칼슘도 매우 다양한 기능을 하지만, 인산처럼 쉬지 않고 끝없이 일하지는 않고, 결정적인 순간에만 작용하는 특징이 있다.
인산이 일하는 가장 결정적인 모습은 바로 ATP이다. ATP는 아데노신에 인산이 3개 결합한 형태인데, 인산이 결합을 붙었다 떨어졌다를 반복하면서 모든 생명의 활동에 필요한 에너지를 제공한다. 그 양이 1분에 40g, 1시간이면 2.4㎏이어서 매일 자신의 체중만큼 ATP를 사용하는 것이다. 그것을 보충하기 위해 우리는 매일 그렇게 많은 음식을 먹는다.
무게로도 대단하지만, 숫자를 확인하면 더 대단하게 느껴진다. 우리 몸의 세포의 숫자가 30조개가 넘는데, 세포하나마다 매초에 무려 1,000만개를 사용하는 양이다. 인산이 그렇게 정말 쉬지도 않고 작용하기에 우리가 살아 갈 수 있는 것이다.
흔히들 뼈는 칼슘으로 되어 있다고 생각하지만, 실제 뼈는 칼슘과 인이 반반 결합한 인회석의 상태다. 사실 뼈를 만들 때 칼슘이나 인이 반드시 필요한 것은 아니다. 쇠처럼 단단한 나무도 있는데 그것도 셀룰로오스는 포도당으로 되어 있고, 단단한 가재 껍질을 만드는 키틴도 글루코사민이라는 일종의 당으로 되어 있고, 조개껍데기는 칼슘과 탄산으로 되어 있다. 인이 그만큼 중요해서 뼈에 보관하고 있다고 보는 것이 맞을 것이다.
체내 칼슘의 99%가 뼈에 있고 혈액에 1%만 녹아서 활용되는데, 인은 무려 20%나 인산의 형태로 녹아 수많은 생명의 활동에 힘을 불어 넣는다. 심지어 생명의 설계도인 유전자를 보호하는 역할도 한다. 모든 세포의 핵 속에 있는 DNA의 폭은 2nm(나노미터ㆍ10억분의 1m)에 불과하지만 길이는 2m나 된다. 이 DNA의 뼈대가 인이다. 우리 몸속에 30조개가 넘는 세포가 있으니 60억㎞의 사슬이 들어 있는 셈이다. 그리고 세포막도 인지질로 되어 있다. 인이 없으면 세포막이 만들어지지 않고, 세포막이 없으면 모든 물질이 빠져나가 죽게 될 것이다.
인은 이처럼 정말 다양한 기능을 하기 때문에 미네랄의 여왕이라고 해도 전혀 손색이 없을 것이다. 그리고 식품의 첨가물로도 다양한 기능을 한다. 산미료(인산), pH조정제(인산염), 케이킹억제제, 팽창제 등 여러 기능을 한다. 인산염은 알칼리성이고 킬레이팅 역할을 하기 때문에 단백질의 용해도를 높이는 작용도 해 치즈나 육가공에 중요한 역할을 한다.
그럼에도 누구도 인산을 칭찬하지 않는다. 그것은 아마 인산이 쉽게 우리 몸에 흡수가 되어 우리 몸에 부족할 가능성이 별로 없기 때문일 것이다. 그러니 귀한 줄을 모른다.

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양병찬
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🪰 (바이오 뉴스) 초파리의 장(腸)에서 새로운 세포 '소기관' 발견
초파리의 세포는 이전에 알려지지 않은 복잡한 세포 구조를 사용하여 생명에 필수적인 분자인 인산염을 저장한다.
▶ 인산염(phosphate)은 생명에 필수적이다. 이제 연구자들은 동물 세포 내부에서 작은 구조를 발견했는데, 그것은 인산염 저장소처럼 작용함으로써 세포 내부의 영양소 수준을 조절하고 인산염이 부족할 때 조직을 유지하는 과정을 촉발하는 것으로 밝혀졌다(https://doi.org/https%3A%2F%2Fdoi.org%2F10.1038%2Fs41586-023-06039-y). 연구진은 이 구조를 새로운 유형의 소기관(organelle)—핵, 미토콘드리아, 세포막과 같은 세포의 기본 구조물로서, 세포 내에서 미니 기관 역할을 한다—으로 분류한다.
"이번 연구는 동물 세포에서 인산염 저장소를 실제로 발견한 최초의 연구 중 하나다"라고 연구에 참여하지 않은 그르노블 소재 프랑스 국립 연구 기관(CNRS)의 구조 생물학자 레베카 와일드(Rebekka Wild)는 말했다. "정말 흥미롭다."
인산염은 식물, 세균, 효모의 세포 성장에 중요하며, 세포의 의사소통과 에너지 생성에 도움을 준다. 인산염은 동물의 조직과 세포에도 필수적인 것으로 알려져 있지만, 인산염의 구체적인 기능을 탐구한 연구는 지금껏 거의 없었다. 뉴욕 록펠러 대학교의 유전학자 찰스 쉬(Charles Xu)는, 인산염이 초파리의 장(腸)—질병이 인간의 장 세포에 미치는 영향을 연구하는 데 유용한 모델—에서 조직 재생을 조절하는 데 어떤 역할을 수행하는지 궁금해했다. "특히 동물 세포에서 인산염이 수행하는 역할은 잘 알려지지 않았다"라고 쉬는 회고했다.
초파리 연구 결과
쉬와 그의 동료들은 먼저, 초파리(Drosophila melanogaster)에게 포스포노포름산(PFA: phosphonoformic acid)—세포에서 인(P)의 흡수를 억제하는 물질—을 먹였다. 그런 다음 파리의 장 내벽(intestinal lining)에서 추출한 세포를 염색하여 영상화한 결과, 인산염이 부족하면 세포 수가 급증하는 것으로 나타났다. 인산염이 표준 수준보다 10% 적은 사료를 파리에게 먹였을 때도 세포 수가 급격히 증가했는데, 이는 인산염이 실제로 세포 수에 영향을 미친다는 것을 시사한다.
인산염이 어떻게 이러한 영향을 미치는지 알아보기 위해, 연구진은 '낮은 인산염 수치가 유전자 발현에 영향을 미치는지' 여부를 조사했다. 저자들이 PXo라고 부르는 유전자는, 인산염 감지 단백질(phosphate-sensing protein)을 코딩하는 포유류의 유전자와 유사하다. 연구진은, 세포에 인산염이 부족할 때 PXo의 발현이 감소한다는 사실을 발견했다. 그리고 유전자 발현이 감소하면 세포 분열도 활발해졌다. 그러나 연구진이 유전자를 조정하여 PXo 단백질을 과발현(過發現)시키자 세포 분열이 느려졌다.
연구진이 형광 태그로 PXo 단백질을 라벨링한 결과, 기존의 소기관과 전혀 다른 일련의 타원형 구조(oval-shaped structure)와 관련된 것으로 밝혀졌다(첨부 사진 참조).

인지질 저장소
"그 구조물들은 눈에 아주 잘 띄었고, 우리는 그것이 무엇인지 궁금했다"라고 쉬는 회고했다. 연구진이 이 신비한 구조를 자세히 살펴본 결과, 여러 개의 막층(membrane layer)으로 이루어져 있고 PXo 단백질이 막층을 가로질러 인산염을 운반하는 것으로 나타났다. 생소한 소기관 내부에 들어간 후, 인산염은 세포막의 주요 빌딩블록인 인지질로 전환되었다.
"파리의 세포에 인산염이 부족해지자 소기관이 분해되어 저장된 인지질을 각 세포로 방출했는데, 이는 이 소기관이 저장소처럼 기능한다는 것을 의미한다"라고 쉬 박사는 설명했다. 이 분해는 Cka로 알려진 세포 기구(cellular machinery)를 활성화하여, 새로운 세포의 생성을 증가시키는 스트레스 신호를 유발했다. "이는 장 내벽이 인산염 수치를 안정적으로 유지하는 방법이 될 수 있는데, 세포 수가 증가하면 더 많은 영양분을 흡수할 수 있기 때문이다"라고 쉬는 말했다. "이 건강한 세포들을 더 많이 재생하는 것이 유기체에 유익하다."
"이번 연구 결과는 인간을 포함한 다른 동물에도 유사한 인산염 저장 소기관(phosphate-storing organelle)이 있는지 탐구할 수 있는 토대를 마련했다"라고 와일드는 말했다. "PXo 단백질의 구조를 더 자세히 살펴보고 인산염이 소기관으로 어떻게 운반되는지 밝혀내는 것이 유용할 수 있다. 이것은 특히 구조생물학 분야의 연구자들에게 매우 흥미로울 것이다."
"우리는 다음 단계로, 인산염 저장 소기관이 다른 소기관과 어떻게 상호 작용하는지, 그리고 시간이 지남에 따라 그 역학이 어떻게 변하는지를 조사할 수 있다”라고 쉬는 말했다. "이 발견은 다른 많은 질문의 물꼬를 텄다."
"동물 세포에서 새로운 소기관이 발견된 것은, 세포 생리학에 대해 아직 배울 것이 얼마나 많은지를 보여준 사례다"라고 쉬는 덧붙였다. "아름다움은 주변에 널려 있으며, 우리가 발견하기만 기다리고 있을 뿐이다."