프로스타글란딘
Prostaglandin (PG)
프로스타글란딘(prostaglandin, PG)은 생체 내에서 합성되는 호르몬 유사 성분으로, 염증과 통증을 촉진하는 역할
혈관 확장을 통해 염증에 관여
혈소판 응집을 억제
평활근 조직의 수축을 조절
위액 분비를 억제
장운동에 영향
난소의 배란 및 황체 기능에 중요한 역할다
자궁수축에 중요한 역할
콩팥의 혈류 증가와 오줌 속에 수분과 전해질의 과다한 배설
프로스타글란딘은 거의 모든 기관에서 생성되며, 면역계, 생식계, 소화계, 호흡계, 순환계, 비뇨기계 등에서 다양한 역할
프로스타글란딘의 생성량을 줄여 염증을 경감시키는 약물로 비스테로이드성 항염증제(NSAID)가 있다.
필수지방산인 아라키돈산(arachidonic acid, AA)의 대사산물. 아라키돈산은 먹이 또는 필수지방산인 리놀레산(linoleic acid)으로부터 얻어지며, 불포화 오메가6 지방산(polyunsaturated omega-6 fatty acid)으로 20개의 탄소로 이루어져 있다.
특징
염증 및 근육 수축 등의 작용을 불러 일으킨다.
정액에 포함되어 있으며 자궁 수축을 유도하는 호르몬 중 하나다. 옥시토신과 더불어 진통을 일으킨다. 임산부가 막달에 대변이든 소변이든 화장실을 자주 가는데 대변 관련해서는 장이 비워지면 진통을 유발하는 프로스타글란딘이 나올 수 있는데, 이를 자연관장이라고 하기도 한다. 출산예정일이 지났을 때 받는 진통 촉진 내진(membrane sweep, cervical sweeping)은 양막은 보통 자궁에 붙어있는 편인데 이 양막과 자궁 사이를 쓸어내리는 것(sweep)으로 자궁경부가 확장되기 시작했을 때(1~2cm) 시행할 수 있으며, 그 자체가 무조건 진통을 일으키지는 않지만 프로스타글란딘이 방출하는 것을 도와줘 몸을 준비시켜 보통 이 내진을 받고 나면 절반 정도는 약 48시간(이틀) 후에 진통이 일어날 수 있고 빠르다면 몇 시간 후에 시작할 수 있다. 그리고 인공 옥시토신과 더불어 유도분만 때 투여한다. 반대로 조기분만을 방지하기 위해 프로스타글란딘 억제제(prostaglandin synthetase inhibitors)가 투여될 수 있는데 주로 Indomethacin이 사용된다.
생리통의 원인이다. 월경 시 자궁 점막이 떨어져 나가게 되는데 이때 지혈을 위해 프로스타글란딘이 작용하여 복부 혈관이 수축하면서 신경을 자극하기 때문이다. 정확하게 말하면 프로스타글란딘이 자궁 내막에서 분비되고 이 프로스타글란딘은 염증 및 근육 수축 등의 작용을 불러 일으킨다. 거기에 더불어 자궁 또한 생식에 성공하지 못한 탓에 착상을 위해 준비하던 조직들을 죄다 밖으로 내보내면서 수축을 시작한다. 그러다보니 산소가 적어 데미지를 받게 되고 염증 작용까지 겹치니 순간적으로 굉장히 아프게 된다. 정확하게는 근육의 수축보다는 화학작용들로 인하여 느끼지만, 생리할 때만 느낀다는 점이나 아랫배에만 묵직하게 느껴지니 Abdominal Cramp이라는 이름으로 알려져 있지만 실제 진짜 cramp와는 기전이 완전하게 다르다. 그렇기 때문에 근육이완제가 아닌 진통소염제 등을 구입하면 효과 문구에 생리통이 포함되어 있는 경우가 많다. 애초에 염증작용을 줄이는 것이 아니라면 진통소염제가 효과를 발휘할 리가 없다. 프로스타글란딘은 내장에도 작용하기 때문에 월경 기간에 설사가 일어날 수 있는데 월경 전인데도 설사가 일어날 수도 있다.
심리적으로 우울함을 주기도 한다.
요로결석의 고통의 원인으로, 순간적으로 혈액을 쥐어 짜내기 위해 근육이 수축되며 평활근에 혈액을 공급하는 소동맥이 차단됨에 따라 발생하는 무산소증에 의해 유발된다.
발열원(pyrogen)이 작용하여 포식세포에서의 사이토카인, 그중에서도 인터루킨-1(interleukin-1, IL-1) 분비를 증가시키는데 시상하부에 작용하여 프로스타글란딘의 생산을 증가시키고, 그 결과 체온의 기준점이 정상보다 올라가 발열이 일어나게 된다. 기사
염증 반응이 일어날 때 히스타민 등과 함께 혈관 내피세포 간의 간격을 줄여, 혈관의 투과성을 올리고, 혈관 안에서 비교적 크기가 큰 혈구나 혈장 단백질 등의 성분들이 혈관에서 간질 조직이나 체강 내로 이동할 수 있게 되어 삼출로 인한 염증성 부종이 일어나게 된다.
감기에 걸렸을 때 감기 바이러스가 면역 반응을 유도해 히스타민 등과 더불어 몸살, 두통을 일으킨다.
면역 과민반응 중 알레르기가, 비만세포와 결합한 IgE는 여러 이유로 항원이지만 항원으로 인식하지 못하는 항원에 대해서는 특정 서열의 다가항원인 경우에는 비만세포를 자극하여 세포내 탈과립(degranulation)을 유발하게 되어 이 호르몬과 함께 히스타민, 류코트리엔, IL-4 등 여러 신호적 화학물질을 방출해서 일어난다. 프로스타글란딘은 면역반응에 광범위하게 작용을 시작한다. 알레르기 증상을 억제하기 위해 통칭 COX회로로 불리는 프로스타글란딘 합성 기전을 억제하거나 방해해 염증을 억제하는 항염증제제(소염제) 등이 주로 사용된다.
적포도주에는 백포도주보다 프로스타글란딘 등의 아미노산 유도체가 풍부하기 때문에 숙취 때 두통을 유발한다는 연구 결과가 있다.
프로스타글란딘의 생합성 경로가 밝혀지기 전에 아스피린의 작용 기전 연구가 먼저 시작되었다.
수네 베리스트룀, 벵트 잉에마르 사무엘손, 존 로버트 베인이 프로스타글란딘 및 관련된 생물학적 활성 물질 연구를 해 1982년 노벨생리학·의학상을 수상했다.
합성 프로스타글란딘E1 유사체인 미소프로스톨(misoprostol)은 위점막 보호 효과를 가지기 때문에 위궤양 때 처방된다.
아라키돈산 연쇄반응과 PG, LT
세포에서 아라키돈산은 세포막의 인지질에 에스테르화(esterified)되어 존재하며, C5a와 같은 자극이 phospholipases A2(PLA2)를 활성화시켜 세포막에서 AA를 떨어뜨린다. 분리된 아라키돈산은 bioactive mediator들로 바뀌게 되는데, 이들을 묶어 아이코사노이드(eicosanoid)라 한다.
이후로 아라키돈산은 일련의 반응 과정을 거치게 되며, 이를 아라키돈산 연쇄반응(arachidonate cascade)이라 한다.
아라키돈산은 연쇄반응을 통해 크게 두 종류의 물질을 생성한다. 그중 한 종류가 바로 프로스타글란딘이다.
아라키돈산은 첫 번째로 사이클로옥시제네이스(cyclooxygenase, COX)라는 효소의 도움을 받아 프로스타글란딘을 생성한다. 프로스타글란딘은 1930년 미국의 산부인과 의사인 클츠록이 인공수정 실험을 하며 정액을 자궁에 넣는 과정에서 자궁이 수축, 이완하는 것을 관찰하여 남성의 전립선을 뜻하는 prostate gland에서 따와 그 이름을 prostaglandin으로 붙였다.
프로스타글란딘은 강력한 생리활성 효소로, 혈관과 전신 염증반응에 기여한다.
두 번째로, 5-리포옥시제네이스(5-lipoxygenase, 5-LOX)의 도움을 받아 류코트리엔(leukotrien)을 생성한다. 류코트리엔은 혈관과 민무늬근육, 백혈구의 recruitment에 관여한다. 12-LOX는 항염증성 물질인 리폭신(lipoxin)을 생성한다.
약물과의 관계
이부프로펜이나 덱시부프로펜과 같은 진통제를 먹으면 이 프로스타글란딘을 만드는 효소인 COX를 억제해서 결과적으로 염증/통증을 줄여준다. COX의 종류에는 COX-1, COX-2, COX-3가 있는 것으로 알려져 있으며, 어떤 것을 억제하느냐에 따라 효과가 달라진다.
• 1933년 Goldblatt가 사람의 정낭에서, 1934년 Von Euler가 양의 정낭에서 지용성 추출물중 자궁, 장 등의 평활근에 강한 수축작용이 있는 물질 발견
• Von Euler가 'Prostaglandin'이라 명명하였는데, 이는 이 물질이 전립선(Prostate gland)에서 나오는 줄 알고 명명한 것이나 실제로 전립선에서는 전혀 분비되지 않음.
• 프로스타글란딘(PGs)은 사이클로펜탄환(cyclopentane ring)을 갖고 있고 탄소수 20개의 불포화 지방산의 형태이며 필수지방산인 아라키도닉 산이 프로스타글란딘(PGs)의 전구물질이다.
• 프로스타글란딘(PGs)은 구조적으로 PGA부터 PGI까지 9가지 그룹으로 나누어지고, 각각의 그룹은 1, 2 그리고 3의 하위그룹을 가진다. 여러 가지 종류의 프로스타글란딘 중 동물의 번식과 관련이 밀접한 것은 프로스타글란딘 F2α(PGF2α)이다.
• 암컷에서의 작용은 자궁수축, 황체퇴행, 분만, 생식도관의 평활근수축, 배란, 유즙배출 등이다.
• 수컷에서의 작용은 PGF2α 투여 후 첫 사출 정자수 증가를 기대할 수 있는데, 이는 수컷 생식기 근육을 수축시킴으로써 정소, 정소상체에서 정관으로의 정자 수송을 촉진하는 것으로 보고 있다.
• 프로스타글란딘(prostaglandins, PGs)은 어떤 특정 조직에서 분비되는 것이 아니고 신체의 여러 국소조직에서 생성되고 특히 자궁내막이 그 생산의 모지이다.
• 자궁 내막에서 분비되어 자궁정맥을 타다가 역류교환기전(counter current exchange)에 의하여 난소동맥으로 이행하여 표적기관인 난소의 황체에 작용하여 황체용해를 일으키고, 자궁 자체에 작용하여 수축을 일으킨다.
• 파괴 장소는 폐포(pulmonary alveolar)이다.
• 일반 호르몬과의 차이점
- 일반호르몬은 분비기관과 표적기관이 따로 있어서 혈액을 통하여 전신순환을 거쳐 표적기관에 도달하여 작용한다.
- 프로스타글란딘은 표적기관 자체에서 분비 또는 그 인접기관에서 합성되어 전신순환을 거치지 않고 직접 도달하여 작용하는 호르몬으로 국소호르몬(local hormones)이라고도 한다.
- 또한 작용범위도 다른 호르몬들에 비하여 생성조직을 중심으로 좁기 때문에 조직호르몬(tissue hormones)이라고도 불린다.
• 주의사항 : PGF2α제제는 피부로 흡수되기 때문에 이 제제를 다룰 때는 매우 세심한 주의가 요망된다. 특히 임신부나 천식환자는 취급을 하지 말아야 한다.
• 상품화된 PGF2α제제(PGF2α의 아날로그)
- 디노프로스트(dinoprost, 씨엘라이즈 등) : 천연 PGF2α(natural PGF2α), 자궁수축력이 타 제제에 비해 우수, 반감기 2-3분으로 짧다.
- 클로프로스테놀(cloprostenol, 디노린 등) : 황체용해 작용이 우수, 천연 PGF2α 보다는 지속성으로 작용(longer acting), 반감기 1.6시간, 주사 후 30분 최고혈중농도
- 티아프로스트(tiaprost) : 반감기 1-2시간, 주사 후 30분 최고 혈중농도
- 루프로스티올(luprostiol)