L-세린(Serine): 루게릭병(ALS), 파킨슨병, 알츠하이머 증상 완화를 위한 획기적이고 새로운 접근법

근위축성 측삭 경화증(Amyotrophic lateral sclerosis, ALS) 또는 루게릭병의 치료에 있어서 획기적인 돌파구가 있습니다. 하지만, 이를 뒷받침하는 큰 제약 회사가 없기 때문에 대중의 큰 관심을 받지 못하고 있는 실정입니다. 이러한 치료법은 다름 아닌 아미노산 L-세린(Serine)의 사용입니다. 이러한 혁신적인 치료 방법은 파킨슨병이나 알츠하이머 질환같은 다른 퇴행성 뇌 질환에도 도움이 될 수 있다는 점에서 더 좋은 소식이라고 할 수 있습니다.

이 모든 것은 전부 근 위축성 측삭 경화증(ALS)로 시작합니다. ALS에 걸리면 근육 운동을 시작하고 제어하는 뇌세포가 점진적으로 퇴보합니다. 시간이 지나면 환자는 이 질병은 궁극적으로 근육 마비를 일으키거나, 이에 가깝게 됩니다. 이 질환은 먼저 자발적 근육 활동에 영향을 미치다가, 질병이 점진적으로 진행되면서 말기에 이르면 환자는 완전한 근육 마비를 보입니다. 이는 빠르게 진행되기도 하지만 상당히 천천히 진행되기도 하는 심장 질환입니다. 

이 질병은 1869년에 처음 발견되었지만 큰 관심을 끌지 못하다가, 1939년, 루 게릭(Lou Gehrig, 유명 야구 선수:역자주)의 ALS 질환 판정 이래로 많은 국가적, 국제적인 관심이 쏠리고 있습니다. 역대 모든 사람의 사랑을 가장 많이 받았던 이 야구 선수의 경력을 일시에 끝장내 버린 이 질환은, 이제 그의 이름을 딴 루게릭병이라는 이름으로 더 잘 알려져 있습니다. 그러나, 요즘 젊은이들은 루 게릭보다는 2014년에 발표된 영화, 사랑에 대한 모든 것(The Theory of Everything)의 실제 주인공으로 잘 알려진 이론 물리학자인 스티븐 호킹(Stephen Hawking)이나 그의 연구에 더욱 익숙할 것 같습니다. 2018년, 루게릭 병으로 사망할 때까지, 그는 당대의 아인슈타인이라고 불렸습니다.

획기적 증상 완화법

이러한 퇴행성 뇌 질환의 진행을 중단, 둔화, 심지어 역전시킬 수 있는 발견은 주요 대학이나 대 제약 회사 또는 정부 실험실에서 발견된 것이 아닙니다. 이는 민속 식물학자인 폴 콕스(Paul Cox)가 발견한 것입니다. 민속 식물학(Ethnobotany)이란 식물을 이용한 원주민의 전통 관습과 식단을 연구하는 학문입니다. 1990 년대 후반,하버드에서 박사 학위를 받은 콕스는 수십 년간 연구자들이 풀지 못한 수수께끼를 푸는데 관심을 갖게 되었습니다. 그는 괌의 차모르(Chamorro) 원주민들이 언어 장애나 안면 마비, 운동 능력 상실, 이동성 상실 및 치매 등의 징후를 보이는 ALS나 알츠하이머, 또는 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌 질환 관련 질병에 걸릴 위험이 왜 다른 지역에 비해 100배나 높은지에 대한 원인을 찾고자 했습니다. 2002년, 그는 이러한 원인이 다름 아닌 원주민이 가장 즐겨 먹는 전통 음식인 우유에 삶은 박쥐 요리 (눈, 날개 또는 한 마리 전부 요리) 때문이라는 사실을 깨닫게 되었습니다. 이러한 전통 음식을 즐길 때마다 원주민은 자신들을 그러한 위험에 더욱 빠뜨린다는 것입니다. 

2002 년, 콕스(Cox)는 전직 신경학자이자 (로빈 윌리엄스가 출연한 영화로도 제작된) 어웨이크닝(Awakenings) 및 모자로 아내를 오해한 자(The Man Who Mistook His Wife for a Hat)라는 책의 저자인 올리버 삭스(Oliver Sacks)와 함께 신경 학회지(the journal Neurology)에 한 논문을 발표했습니다. 이 논문에서 그들은 박쥐 요리에 두뇌 퇴행의 원인이 되는 독성 화합물인 β-메틸아미노-L- 알라닌(β-methylamino-L-alanine, BMAA)이 극도로 높다는 사실을 발표했습니다. 또한, 전 세계의 다른 지역, 특히 미국과 프랑스에서도 박쥐가 아닌 다른 음식을 통해서도 BMAA 수치가 높은 음식을 섭취할 경우, ALS 발병 위험 증가와 관련이 있다는 사실을 보여주었습니다.  

이러한 위험의 공통분모는 지구상에서 가장 오래된 유기체인 시아노 박테리아(Cyanobacteria)에서 생산된 BMAA에 노출되는 것입니다. 괌의 경우, 박쥐는 뿌리에 특징적으로 시아노 박테리아가 풍부하게 서식하는 소철나무의 씨앗을 먹고삽니다. ALS 발생률이 비정상적으로 높은 다른 지역에는 또 다른 종류의 시아노 박테리아가 서식하고 있습니다. 이러한 시아노 박테리아는 종종 청록 조류(Blue-green algae)라고 불리기도 합니다. (참고: iHerb에서 판매하고 있는 California Gold Nutrition의 모든 청록 조류 제품은 BMAA를 함유하고 있지 않다는 사실이 검사를 통해  인증된 제품입니다) 시아노 박테리아는 바다,호수, 웅덩이, 연못, 심지어 쿠웨이트에서 애리조나까지 모든 사막의 지각 아래에 존재합니다. 대다수의 시아노 박테리아는 높은 함량의 BMAA를 함유하고 있습니다. 따라서, 괌의 차모로 사람들은 우리 모두가 일상생활에서 항상 접하는 독성 물질을 늘 고용량으로 섭취하고 있었던 것입니다. 

세린이BMAA 독성을 예방하는 방법

BMAA가 두뇌에서 L-세린(Serine)대신 사용되면, 뇌 단백질이 변형되기 때문에 두뇌 세포가 손상됩니다. 다시 말해, 기본적으로 뇌세포가 BMAA나 이보다 독성이 더욱 강한 니트로소(Nitroso) - BMAA를 L-세린(Serin)으로 착각하여, 단백질 합성 과정에서 L- 세린(Serin) 대신 BMAA를 사용함에 따라 제대로 된 뇌 세포 단백질이 만들어지지 않게 되는 것입니다. 이러한 경우,만들어진 단백질은 그 구조가 변형되기 때문에 뇌세포에서 분해되거나 세포에 독성 물질로 작용하게 됩니다. 어쩌다가 단백질이 만들어진다고 해도 3차원 입체 형태가 뒤틀리게 됩니다. 아예 3차원 구조가 만들어지지 않는 경우도 있습니다. 이러한 초기 연구는 대부분은 와이오밍주 잭슨 홀에 위치한 콕스의 뇌 화학 실험실(Cox’s Brain Chemistry Labs)에서 일하는 과학자들이 밝혀낸 것입니다.

BMAA가 알츠하이머에 미치는 영향

두뇌에서 BMAA는 베타-카보네이트(Beta-carbonate)로 알려진 독소의 형성으로 이어질 수도 있습니다. 이 화합물은 N- 메틸 -D- 아스파르테이트(NMDA) 수용체라는 이름으로 알려진 신경 전달 물질의 뇌세포 수용체에 결합할 수 있습니다. 이는 세포로 하여금 손상을 쉽게 일으키도록 하기 때문에 결국 세포 사멸을 초래할 수 있습니다.

BMAA와L- 세린을 이용한 실험 연구

전임상 시험에서, L-세린(Serine)을 BMAA에 노출된 두뇌 세포에 처리했을 때, BMAA 때문에 입체 구조가 잘못 형성되거나 입체 구조의 형성이 전혀 일어나지 않은 단백질 형성이 예방되었습니다. 또한, L- 세린은 BMAA에 의해 유발되는 뇌세포 사멸 효소의 증가를 방지할 수 있었습니다. 

2016년, 마이애미 대학교(University of Miami) 연구원이 수행한 연구를 살펴보면, 두뇌 보호에 대한 L- 세린의 중요성에 대한 명확한 그림이 그려집니다. 인간 알츠하이머병의 위험 증가와 관련된 유전자를 가진 원숭이에게 BMAA나 L- 세린, 또는 이 둘의 조합을 첨가한 바나나를 먹인 것입니다. 이때, BMAA를 첨가한 바나나를 먹인 원숭이는 알츠하이머병의 특징인 두뇌 플라크와 얽힌 섬유질 증상을 모두 나타냈지만, L- 세린이 첨가된 바나나를 먹인 원숭이의 두뇌 조직에서는 이러한 증상이 80 ~ 90 %나 줄어드는 현상이 관찰되었습니다. 

ALS에 미치는 L-세린의 효과와 관련된 임상 시험

ALS에 대한 L- 세린의 효과와 관련된 전임상 연구 결과는 매우 유망한 것이었습니다. 현재에는 L-세린이 환자를 쇠약하게 만드는 이 질병에 얼마나 유익한지를 결정하기 위해 인간을 대상으로 한 임상 연구가 이루어지고 있습니다. 일차 연구인, I 상 임상 시험에서는 환자에게 0.5, 2.5, 7.5 및 15g 용량의 L-세린을 하루 두 번 투여하고 안전성을 평가하였습니다. 이 연구에서는 L- 세린을 투여받은 환자를 5건의 다른 ALS 임상 시험에서 위약을 투여받은 환자와 비교하였습니다. 이러한 임상 시험에서 나타난 일차 결과는 L- 세린이 모든 용량에서 안전하다는 사실입니다. 또한, 이 연구에서는 ALS 기능 평가 척도-개정(ALSFRS-R) 점수를 통해 인체 기능의 저하 상태를 위약을 투약한 그룹과 비교하기도 했습니다. 이때, 15g을 하루에 두 번 투약한 환자 그룹의 경우, 그 결과는 놀라웠습니다. 인체 기능이 저하되는 속도가 85% 나 감소한 것입니다. 분명히, 이러한 결과는 매우 유망한 것입니다. 현재, 이차 연구인 II 상 임상 시험이 다트무스-히치코크 메디컬 센터(Dartmouth-Hitchcock Medical Center)에서 진행되고 있습니다. L- 세린의 안전성과 효과적인 치료법의 부재를 고려한다면, L- 세린을 투약하는 ALS 환자에게는 큰 부작용이 없다고 보아야 할 것입니다.

오기미(Ogimi)마을 주민의 예

오키나와 섬은 장수 마을로 유명합니다. 이 중에서도 섬 북쪽 4,000명만이 거주하는 외딴 마을에 속하는 오기미(Ogimi) 마을은 “장수 마을”의 원형으로 간주되고 있습니다. 세계 보건기구(WHO)에 따르면 이 작은 마을 주민들은 개인 평균 수명이 세계에서 가장 길다고 합니다. 이러한 건강과 장수에는 식단이나 운동뿐 아니라 사람들과의 유대 관계가 강하고, 친밀하며, 모계 사회 공동체라는 점 등 여러 가지 요인이 있을 것입니다. 하지만, 이러한 오기미 마을 사람들의 식단에는 전형적인 미국 식단의 3-4배에 해당하는 풍부한 L-세린(Serine)이 함유되어 있다는 것 역시 매우 흥미로운 사실입니다.

L- 세린(L-Serin)과 포스파티딜 세린(Phosphatidylserine)

인체의 두뇌에서 세린은 지방산, 글리세롤에 결합하여 포스파티딜 세린을 형성한 후, 두뇌의 주요 인지질을 구성합니다.포스파티딜 세린(PS)이야말로 세포막의 완전성과 유동성을 결정하는 핵심 물질인 것입니다. 일반적으로 우리 뇌는 충분한 양의 포스파티딜 세린을 생산할 수 있지만 노인의 경우, 포스파티딜 세린 생산이 적어 우울증 및/또는 정신 기능 장애가 발생할 수 있다는 증거가 발표되고 있습니다. 또한, 포스파티딜 세린(PS) 보충제를 사용한 다양한 이중 맹검 연구에서도 좋은 결과가 발표되었습니다. 특히, 이러한 연구에서 포스파티딜 세린(PS)이 알츠하이머병과 파킨슨병의 초기 단계를 비롯한 노인성 정신 기능, 기분 및 행동을 개선시키는 것으로 나타났습니다. 전형적인 항우울제와는 달리, 포스파티딜 세린(PS)은 세로토닌을 비롯한 다른 신경 전달 물질에 영향을 미치지 않습니다. 오히려 이보다는 스트레스 호르몬 코티솔의 분비 감소와 같은 다른 작용을 통해 효과를 발휘하고 있는 것으로 보입니다. 포스파티딜 세린(PS)의 일반적인 권장 복용량은 하루 300mg이지만, 위에서 언급한 결과를 감안할 때, L- 세린(L-Serin)의 복용만으로도 더 좋은 효과를 발휘하는 것 같습니다.

L- 세린의복용

제 I 상 임상 연구에 따르면, 하루에 두 번, 15g씩의 L-세린(Serine)을 복용하는 것이 안전하다고 합니다. 아마도, 이 용량이 ALS와 알츠하이머병에서 가장 효과적인 복용량인 것 같습니다. 또 다른 방법으로는, 포스파티딜 세린(PS)을 하루 300 mg씩 복용하는 것도 좋습니다.