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프로스타글란딘

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프로스타글란딘류의 작용
① 심장혈관계에 대한 작용
② 번식 장애 치료제로 작용
③ 아스피린 : 프로스타글란딘의 합성을 억제→ 통증완화
④ 생리작용(호르몬활성을 조절하는 물질)

프로스타글란딘 작용에서 보이는 놀라운 조화와 다양성은 생리적인 기능에서 중요한 균형을 이루고 있다. 트롬복산 A2와 프로스타시클린 I2 는 이러한 균형이 생체에서 어떻게 작용하는지를 보여주는 의학적으로 중요한 예이다. 트롬복산 A2는 매우 효과적인 혈관확장제이며 혈소판 응집제이다 ; 반대로 프로스타시클린 I2는 강력한 혈관확장제이며 혈소판 응집제이다. 1ml 당 5ng 미만의 TXA2로 혈소판 응집이 일어나고 1ml 당 1ng의 PGI2로 응집이 억제된다. 혈소판은 상처부위에서 처음으로 나타나는 혈구세포인데, 상처부위에서 응집하여 임시 충전물을 만들어 더욱 강한 섬유소응괴를 만들 수 있는 기본 토대 역할을 한다. 그러므로 TXA2에 의해 개시되는 이러한 응집반응은 혈소판의 방어작용에 있어 매우 중요하다. 그렇지만, 정상혈류의 유지에 있어서는 TXA2에 의해 유발되는 혈소판의 혈관벽(PGI2 생산부위)에 응집하는 것을 방지하는 것이다. 다른 프로스타글란딘과는 달리, PGI2는 폐를 지나는 동안 대사되지가 않는다. 사실상 소량의 PGI2는 폐에서 만들어지고 혈액으로 방출되는데(이 사실이 프로스타글란딘이 진정한 호르몬임을 증명한다.), 혈소판이 응집하여 혈액순환을 막지 않도록 하는 두 번째의 중요한 역할을 한다. 그래서 PGI2와 TXA2는 혈소판 응집반응에 있어서 끊임없이 “줄다리기”하고 있다. 심장혈관계 질병의 처치에 있어 트롬복산과 프로스타시클린의 치료학적인 가능성을 그림에서 나타내고 있다. 프로스타글란딘의 생물학적 작용으로 만들어 질 수 있는 임상응용이 다양하여 프로스타시클린에 대한 의학적 관심은 대단하다. 예를 들면 뇌일혈과 심장발작은 작은 응혈괴가 혈관이나 뇌의 정상 혈류를 막음으로써 일어난다. 프로스타시클린의 항응집작용은 혈액응고를 방지하여 이러한 발작을 예방하는데 이용될 수 있다. 이러한 제안을 평가하고자 장기적인 연구가 진행중이다.의학적으로 중요한 또 하나의 프로스타글란딘류로는 백혈구가 만들어 내는 류코트리엔이 있다. 류코트리엔 C4에는 트리펩티드인 글루타티온이 아라키돈산 유도체에 공유결합되어 있다.



▶ 통증 - 어떻게 생기나?

신경 말단, 예를 들어 손 끝에 물리적 자극이 오면 신경은 그것을 전기 자극으로 바꾸어 전달한다. 그러나 곧장 뇌로 그 신호가 가는 것은 아니다. 우선 골수로 간다. 골수는 신호전달에 있어서 매우 중요한 중간 기착지이다. 이 골수와 뇌가 어울러져서 중추신경계를 이룬다.

▶ 통증 - 막을 수 있는가?

고통의 신호는 세포에서 세포를 거쳐 신경계를 통하여 뇌에 전달된다. 이러한 화학 과정에서 통증은 변형될 수 있다. 예를 들어 중지된다든지, 약화된다든지, 강화되는 것이다. 만약 신체의 한 부분에 상처가 생겨 감염이 되면 신체의 조기경보체제가 발동하여 즉각적인 안전조치를 취하게 된다. 세포가 즉시 통증을 유발하는 화학적인 신호물질을 내보내는 것이다. 이러한 신호 물질은 정상적인 경우 조직이 심각하게 파괴되는 경우에만 작동하는 작은 신경세포들을 예민하게 만든다. 이 신호물질이 바로 호르몬과 유사한 물질인 프로스타글란딘(Prostaglandin)이다. 이 물질은 상해가 있는 곳에서 만들어진다. 프로스타글란딘은 통증의 전달자이자 강화자의 역할을 한다.
아세틸살리실산이나 이부프로펜과 같은 진통제들이 작용하는 곳이 바로 이 메커니즘이다. 이 약들은 신체에서 프로스타글란딘이 합성되는 것을 방해함으로써 통증이 뇌에 전달되는 것과 통증을 유발하는 물질의 합성을 방해하는 것이다. 프로스타글란딘의 합성이 줄어들면 통증이 제대로 전달이 되지 않아서 우리는 아프다고 덜 느끼게 된다.

▶ 통증을 만드는 물질 - 프로스타글란딘

신체에서 화학적 전달 물질의 기능을 하고 있는 프로스타글란딘은 호르몬과 닮았다. 그러나 호르몬이 뇌하수체, 부신, 갑상선과 같은 특정한 분비샘에서 분비되는 것과는 달리 프로스타글란딘은 신체 모든 곳의 세포막에서 합성된다.
프로스타글란딘이 가장 먼저(1930년대) 발견된 곳은 정액이다. 당시 연구가들은 이미 정액 속의 프로스타글란딘이 자궁의 근육수축을 촉진하여 정자가 난자에 도달하는 것을 쉽게 한다는 것을 알고 있었다.
그런데 왜 프로스타글란딘이란 이름이 붙여졌을까? '노르아르데날린'이란 호르몬의 발견으로 1970년 노벨상을 수상한 스웨덴 생화학자 Ulf Svante von Euler가 이 이름을 붙였다.
당시 사람들은 지방산으로부터 만들어진 이 물질이 전립선(Prostata)에만 있다고 믿고 있었던 것이다.
점차 과학자들은 이 플로스타글란딘이 정액 뿐만 아니라 콩팥, 방광 그리고 다른 많은 기관에도 존재하는 것을 알게 되었다. 다른 곳에 있는 프로스타글란딘은 각기 저마다의 기능을 갖고 있다. 어떤 것들은 소화효소를 분비하도록 하기도 하고, 혈관을 수축하게 하는 것도 있으며, 또 어떤 것은 혈관을 오히려 확장시키기도 한다.  어떤 것은 피를 응고하게 하고 어떤 것은 반대로 피가 잘 풀리게 해 준다. 호르몬을 연구하는 내분비학자 학자은 혼란에 빠졌다. 프로스타글란딘은 수 없이 많은 작용을 하고 또 호르몬에 의한 조절작용에도 동참하는 것이다.
프로스타글란딘이 발견된 것은 1930년대 이지만 당시에는 여기에 대해 잘 알지 못하였다. 프로스타글란딘은 너무 조금 합성되었고 또 효소에 의해 빨리 분해되었기 때문이다. 1960년대에 정밀한 분석기기가 나오면서부터 이 분야에 활발한 연구가 진행되어 많은 지식이 축적되었다. 그러나 프로스타글란딘은 우리가 아는 것보다는 더 많은 비밀을 간직한채 남아 있는 것으로 보인다.

▶ 통증과 아스피린

프로스타글란딘을 연구하면서 얻은 가장 큰 성과는 수 십년간 풀리지 않은 채 남아 있어던 아스피린의 작용 메커니즘에 관한 것이다.
1918년, 1957년 그리고 1968년 전세계적인 독감파동은 아스피린의 사용을 크게 늘렸다. 그러나 아스피린은 통증을 줄이고 열을 내리기는 하였지만 독감을 낳게 하지는 못하였다. 왜 그럴까? 이 문제는 오랫동안 풀리지 않은 수수께끼로 남아 있었다. 이 수수께끼는 약이 만들어진지 70여년이 지난 1971년에야 런던의 약리학자 존 R. 베인에 의하여 풀리게 된다. 그는 이 업적으로 1982년 노벨상을 수상하였다.
아세틸살리실산(ASS 아스피린)은 1930년대에 발견된 프로스타글란딘이란 전달물질의 합성을 방해한다.  세포의 손상이 발생하면 그 사실이 뇌에 전달되는 한편, 손상된 세포는 아르키돈산(Archidonsaeure) COX(Cyclooxygenase)라는 효소의 도움으로 통증을 유발하는 물질인 프로스타글란딘으로 변하게 된다. 이때 이미 우리의 뇌는 우리 몸이 정상이 아님을 충분히 인식했고 치료에 나서는 한편, 당장에 고통을 주고 있는 통증을 낮추려고 약상자에서 아스피린을 꺼내서 먹는다. 이 아스피린은 아르키돈산이 들어갈 COX의 자리를 대신 차지하고 앉아서 프로스타글란딘이 생기지 못하게 한다.

▲ 세포막의 아라키돈산은 COX 효소에 의하여 프로스타글란딘으로 변한다.
▲ 아스피린이 COX의 자리를 차지하고 있으면 아라키돈산이 프로스타글란딘으로 변할 수가 없다.
베인은 여러 실험을 통해 ASS를 주면 조직인 프로스타글란딘이 전혀 만들지 못하는 것을 발견하였다. 그 내막을 살펴보니 아르키돈산이란 지방산을 프로스타글란딘으로 만들어 주는 COX라는 효소를 ASS가 대신 차지했기 때문이다. 그래서 아스피린은 진통 작용은 있지만 치료를 해주는 것은 아니다.1971년 베인은 과학잡지《네이처》에 ASS와 프로스타글란딘의 연관관계에 대한 연구논문을 발표하였다. 베인과 같은 관찰을 했으면서도 그 중요성을 깨닫지 못했던 또 다른 아스피린 연구가 조에 콜리어는 네이처에 실린 베인의 논문을 보고서 당장 편지를 보냈다. "당신이 아스피린의 예수 그리스도라면, 나는 (아스피린의) 세례 요한이요."