아라키돈산은 필수 지방산이 아니다. 그러나 리놀레산이 부족하거나 리놀레산을 아라키돈산으로 전환할 수 없는 경우에는 아라키돈산을 필요로 하게 된다. 일부 포유류는 리놀레산을 아라키돈산으로 전환시키는 능력이 부족하거나 능력이 매우 제한되어 있어 먹이를 섭취할 때 필수적인 부분이 된다. 아라키돈산은 일반적인 식물에서 거의 또는 전혀 발견되지 않기 때문에 이에 해당하는 동물들은 육식동물이다. 고양이들은 필수 지방산을 불포화시키는 능력이 결여되어 있다.[6][7] 아라키돈산의 상업적인 공급원은 균류인 모르티엘레라 알피나(Mortierella alpina)이다.[8]
신호전달 목적으로 생성된 아라키돈산은 세포질 포스포라이페이스 A2(cPLA2, 85 kDa)의 작용에 의해 유도되는 반면, 염증성 아라키돈산은 저분자량 분비 포스포라이페이스 A2(sPLA2, 14~18 kDa)의 작용에 의해 생성된다.[5]
아라키돈산은 생물학적 및 임상적으로 중요한 에이코사노이드 및 이들 에이코사노이드의 대사산물들의 전구체이다.
아라키돈산은 사이클로옥시제네이스-1 및 사이클로옥시제네이스-2(즉, 프로스타글란딘 G/H 생성효소 1(PTGS1) 및 프로스타글란딘 G/H 생성효소 2(PTGS2))에 의해 프로스타글란딘 G2 및 프로스타글란딘 H2로 대사되며, 이는 차례로 다양한 프로스타글란딘, 프로스타사이클린, 트롬복산 및 프로스타글란딘 G2/H2, 12-하이드록시헵타데카트라이엔산(12-HHT)의 트롬복산 대사의 17-탄소 생성물로 전환될 수 있다.[9][10]
아라키돈산은 아라키돈산 5-리폭시제네이스에 의해 5-하이드로퍼옥시에이코사트라이엔산(5-HPETE)으로 대사되고, 이는 차례로 다양한 류코트라이엔들(즉, 류코트라이엔 B4, 류코트라이엔 C4, 류코트라이엔 D4 및 류코트라이엔 E4 뿐만 아니라 5-하이드록시에이코사테트라엔산(5-HETE)으로 대사된다. 이는 이어서 5-하이드록시에이코사테트라엔산보다 강력한 5-케토 유사체, 5-옥소-에이코사테트라엔산으로 대사될 수 있다.[11]
아라키돈산은 15-리폭시제네이스-1(ALOX15) 및 15-리폭시제네이스-2(ALOX15B)에 의해 15-하이드로퍼옥시에이코사테트라엔산(15-HPETE)로 대사된 다음, 15-하이드록시에이코사테트라엔산(15-HETE) 및 리폭신으로 대사될 수 있다.[12][13][14] 15-리폭시제네이스-1은 또한 15-하이드로퍼옥시에이코사테트라엔산을 류코트라이엔으로 대사하는 경로와 유사한 경로에서 15-하이드로퍼옥시에이코사테트라엔산을 에옥신으로 대사할 수 있다.[15]
아라키돈산은 아라키돈산 12-리폭시제네이스(ALOX12)에 의해 12-하이드로퍼옥시에이코사테트라엔산(12-HPETE)으로 대사된 다음, 12-하이드록시에이코사테트라엔산(12-HETE) 및 헤폭실린으로 대사될 수 있다.[16]
아라키돈산은 뇌에 가장 풍부한 지방산들 중 하나이며, 도코사헥사엔산(DHA)과 비슷한 양으로 존재한다. 아라키돈산과 도코사헥사엔산은 뇌의 지방산 함량의 약 20%를 차지한다.[22] 도코사헥사엔산과 마찬가지로, 신경계의 건강은 충분한 수준의 아라키돈산에 의존하고 있다. 무엇보다도 아라키돈산은 해마의 세포막 유동성을 유지하는데 도움을 준다.[23] 또한 아라키돈산은 퍼옥시좀 증식체 활성화 수용체 감마(PPAR-γ)를 활성화하여 산화적 스트레스로부터 뇌를 보호하는 데 도움을 준다.[24] 아라키돈산은 또한 뉴런의 생장 및 복구에 관여하는 단백질인 신택신-3를 활성화시킨다.[25]
아라키돈산은 또한 초기 신경 발생에 관여한다. 한 연구에서 17주 동안 아라키돈산 보충제를 투여받은 영아(18개월)는 정신 발달 지수에 의해 측정된 바와 같이 지능이 상당히 개선되었음을 보여주었다.[26] 이러한 효과는 아라키돈산과 도코사헥사엔산을 동시에 보충함으로써 더욱 강화된다.
어른의 경우 아라키돈산의 대사 이상은 알츠하이머병과 양극성 장애와 같은 신경정신적 질환과 관련이 있다.[27] 이러한 조건에서 아라키돈산은 다른 생체활성 분자로 전환(아라키돈산 효소 캐스케이드에서의 과발현 또는 이상)시키는 데 상당한 변화가 있다는 증거가 있다.
알츠하이머병
아라키돈산과 알츠하이머병의 발병에 대한 어떤 연구는 아라키돈산과 그 대사산물이 알츠하이머병의 발병과 관련이 있음을 시사하는 반면,[28] 다른 연구는 알츠하이머병의 초기 단계에서 아라키돈산의 보충이 증상을 줄이고 질병의 진행을 늦추는 데 효과적일 수 있다고 제안하는 등 혼합된 결과를 보여주었다.[29] 알츠하이머병 환자를 위한 아라키돈산 보충에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 또 다른 연구는 대기 오염이 염증의 원인이고, 아라키돈산의 대사산물은 염증을 촉진시켜 세포 손상의 신호를 면역계로 전달한다고 지적했다.[30]
보디빌딩 보충제
아라키돈산은 다양한 제품에서 동화성보디빌딩 보충제로 판매된다. 아라키돈산의 보충(8주 동안 1,500 mg/일)은 경험이 많은 단련된 남성에서 제지방체중, 체력, 힘을 증가시키는 것으로 나타났다. 이는 탬파 대학교의 위약 대조 실험에서 입증되었다. 30명의 남성(20.4 ± 2.1세)은 아라키돈산 또는 위약을 8주간 복용하면서, 통제된 저항 훈련 프로그램에 참가했다. 8주 후에 아라키돈산을 복용한 그룹(1.62kg 증가)이 위약을 복용한 그룹(0.09kg 증가)에 비해 제지방체중이 현저하게 더 증가(p<0.05)하였다. 근육 두께의 변화도 위약군(0.25cm 증가)보다 아라키돈산군(0.47cm 증가)에서 더 컸다(p<0.05). 무산소 일률도 위약군(738.75 → 766.51 W)에 비해 아라키돈산군(723.01 → 800.66 W)에서 더 크게 증가했다. 마지막으로 전체 힘의 변화는 위약군(75.78lbs.)에 비해 아라키돈산군(109.92lbs.)에서 유의미하게 더 컸다. 이러한 결과는 아라키돈산의 보충이 저항 훈련된 남성에서 근력 및 골격근 비대에 적응을 긍정적으로 증강시킬 수 있음을 시사한다.[31]
50일 동안 아라키돈산 1,000 mg/일의 효과를 조사한 초기 임상 연구에서 운동 중인 남성에서 무산소 운동 용량 및 운동 기능을 향상시키는 보충제로 발견되었다. 이러한 연구 동안, 윈게이트(Wingate) 상대 피크 파워에서 상당한 그룹-시간 상호작용의 효과가 관찰되었다(AA: 1.2 ± 0.5; P: -0.2 ± 0.2 W•kg-1, p=0.015). 통계자료는 벤치 프레스 1RM (AA: 11.0 ± 6.2; P: 8.0 ± 8.0kg, p=0.20), 윈게이트 평균 파워(AA:37.9 ± 10.0; P: 17.0 ± 24.0 W, p=0.16) 및 윈게이트 전체 일(AA: 1292 ± 1206; P: 510 ± 1249 J, p=0.087)에서도 나타났다. 저항 훈련 중 아라키돈산의 보충은 다른 성능 관련 변수가 중요도에 근접하면서 상대 피크 전력의 상당한 증가를 촉진했다. 이러한 발견들은 아라키돈산을 근육의 힘과 사이즈, 그리고 파워 능력을 향상시키는 물질로 사용하는 것을 지지한다.[32]
아라키돈산의 섭취 증가는 지질 과산화 생성물이 혼합되지 않는 한 정상적인 대사 조건에서는 염증을 일으키지 않는다. 아라키돈산은 염증 반응 동안 및 염증 반응 후에 각각 전염증성 및 항염증성 에이코사노이드로 대사된다. 아라키돈산은 또한 생장을 촉진하기 위해 신체 활동 중 및 신체 활동 후에 염증성 및 항염증성 에이코사노이드로 대사된다. 그러나 외인성 독소 및 과도한 운동으로 인한 만성 염증은 운동으로 인한 급성 염증 및 조직의 미세한 상처의 회복 및 생장을 촉진하기 위한 염증 반응과 혼동하지 말아야 한다.[33] 그러나 증거들은 서로 엇갈린다. 건강한 사람에게 하루에 840mg과 2,000mg을 50일 동안 투여한 일부 연구에서는 염증이나 관련대사 활동이 증가하지 않는 것으로 나타났다.[33][34][35][36] 그러나 다른 연구들은 아라키돈산의 수치가 증가하면 실제로 전염증성 인터루킨-6 및 인터루킨-1 수치가 감소하고 항염증성 종양괴사인자-β와 관련이 있다는 것을 보여준다.[37] 이것은 전신의 염증을 감소시킬 수 있다.
아라키돈산은 부상 및 많은 질병 상태와 관련된 염증에서 중심적인 역할을 한다. 신체에서 대사되는 방식은 염증 또는 항염증 활성을 나타낸다. 관절 통증이나 활동성 염증성 질환을 앓고 있는 사람은 아라키돈산의 섭취 증가가 증상을 악화시킨다는 것을 알 수 있는데, 이는 아마도 염증성 화합물로 보다 쉽게 전환되기 때문이다. 마찬가지로 염증성 병력이 있거나 건강이 손상된 사람에게는 아라키돈산의 많은 섭취가 권장되지 않는다. 아라키돈산의 보충은 건강한 사람에게 전염증 효과가 없는 것으로 보이지만, 오메가-3 지방산 보충제의 항염증 효과에 대항할 수도 있다.[38]
50일 동안 매일 1,000~1,500mg의 아라키돈산의 섭취는 몇몇 임상 연구에서 잘 용인되어 왔으며, 심각한 부작용은 보고되지 않았다. 신장 및 간 기능,[35] 혈장 지질,[39] 면역,[40] 혈소판 응집[34]을 포함한 모든 일반적인 건강 지표는 이러한 용량과 사용기간에 영향을 받지 않는 것으로 보인다. 또한, 근육 조직에서 더 높은 농도의 아라키돈산은 인슐린 민감도 개선과 상관관계가 있을 수 있다.[41] 건강한 성인의 식단에서 아라키돈산의 보충은 독성이나 심각한 안전상의 위험을 제공하지 않는 것으로 보인다.
활동량이 많지 않은 피험자를 대상으로 한 아라키돈산 보충에 대한 연구는 일일 최대 1,500mg의 용량에서 염증성 마커의 변화를 발견하지 못했지만, 강도에 따른 훈련을 받은 피험자는 다르게 반응할 수 있다. 한 연구는 저항 운동과 병행하여 50일 동안 아라키돈산을 하루에 1,000mg씩 보충하는 젊은 남성들의 염증(마커 인터루킨-6를 통한)이 현저하게 감소했다고 보고했다. 이것은 내성 훈련을 받는 동안 아라키돈산을 보충하면 실제로 전신 염증 조절이 개선될 수 있음을 시사한다.[42]
심장 질환의 위험과 개별 지방산들 사이의 연관성을 찾고 있는 메타 분석은 오메가-6 지방산인 아라키돈산 뿐만 아니라 오메가-3 지방산들인 에이코사펜타엔산(EPA)와 도코사헥사엔산(DHA)의 높은 수치를 가진 사람에서 심장 질환의 위험이 현저하게 감소했다고 보고했다.[43] 미국 심장협회의 과학적인 자문도 아라키돈산을 포함한 식이 오메가-6 지방산의 건강에 미치는 영향을 호의적으로 평가했다.[33] 이 단체는 필수 지방산을 제한할 것을 권고하지 않는다. 실제로 이 논문은 아라키돈산을 포함한 오메가-6 지방산이 전체 칼로리의 5~10%를 차지하는 식단을 따를 것을 권고하고 있다. 이는 아라키돈산이 심장 질환의 위험 인자가 아니며, 최적의 물질대사를 유지하고, 심장 질환의 위험을 줄이는 데 역할을 할 수 있음을 시사한다. 따라서 건강을 최적의 상태로 유지하기 위해서 오메가-3 지방산과 오메가-6 지방산의 섭취 수준을 충분히 유지하는 것이 좋다.
아라키돈산은 발암물질이 아니며, 섭취량은 암의 발병 위험성과 관련이 없다는 연구 결과가 있다.[44][45][46][47] 그러나 아라키돈산은 염증 및 세포 생장 과정에 필수불가결한 존재로, 암을 포함한 많은 종류의 질병과 관련이 있다. 따라서, 암, 염증 또는 다른 질병을 앓고 있는 환자에서 아라키돈산 보충의 안전성은 알려져 있지 않으며, 아라키돈산 보충이 권장되지 않는다.
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