인슐린이 지방세포에 미치는 영향

당뇨병은 혈중 포도당 농도가 높을 뿐만 아니라 유리 지방산 농도도 높아서 Chylomicron의 생성이 증가하고 chylomicron 내 콜레스테롤 함량이 높으리라고 충분히 추정할 수 있다.

 

Lally 등은 이 추측이 틀리지 않았다는 것을 당뇨병 환자를 대상으로 한 식후 고지혈증 실험을 통해 증명하였다. 표에서 보이는 바와 같이 당뇨병 환자는 정상인에 비해 식후 4시간 apoB - 48과 apoB -100이 의미있게 증가되어 있다. 또한 chylomicron 당 콜레스테롤 함량이 정상인에 비해 높았다.

당뇨병 환자에서 킬로미크론 합성 증가

 

당뇨병 환자의 장 상피세포를 분석한 결과 흥미로운 사실이 발견되었다.

 

장에서 콜레스테롤을 흡수하려면 NPC1L1이 필요하고 흡수된 중성지방과 콜레스테롤을 지단백과 융합시켜 chylomicron을 만들려면 MTTP단백질이 필요하다. 반면에 장내로 들어온 콜레스테롤의 흡수를 감소시키려면 콜레스테롤 역수송 수용체인 ABCG5와 ABCG8이 필요하다.

 

당뇨병 환자는 정상인에 비해 NPC1L1과 MTTP의 합성이 많이 증가되어 있다. 즉 콜레스테롤을 잘 흡수하고 chylomicron을 더 잘 만든다. 반면 ABCG5, ABCG8의 합성은 감소되어 있어 콜레스테롤 역수송이 일반인에 비해 감소되어 있다.

 

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LPL은 지방세포, 심장근육 및 골격근에서 합성되어 세포 주변의 모세혈관벽으로 분비된다. 분비된 LPL은 혈관세포에 돌출되어 있는 proteoglycan에 부착된다.

 

Chylomicron이나 VLDL 등의 지단백이 혈관을 지날 때 proteoglycan에 흡착되는데 이 때 LPL이 지단백에 작용하여 중성지방(TAG)을 지단백으로부터 추출해 낸다. 추출된 중성지방은 더 분해되어 지방산으로 된 후 혈관 주변의 지방세포나 근육세포로 흡수되어 에너지원으로 쓰인다.

지단백질의 앵커로서의 지단백질 리파아제

 

Chylomicron이나 VLDL에서 분해된 중성지방은 지방산의 형태로 지방세포로 유입된다. 지방세포는 인슐린의 영향으로 지방산을 다시 중성지방(TAG)으로 재합성한다. 식사를 하게 되면 인슐린이 증가하고, 인슐린은 지방세포의 LPL 합성을 증가시켜 지방산을 지방세포에 유입시킨 후, 다시 중성지방으로 재합성하게 한다. 즉 지방세포를 살찌우는 역할을 한다. 따라서 중성지방이 많은 음식을 먹게 되면 지방세포가 비대해져 비만해진다.

 

극단적으로 지방의 섭취를 제한하면 지방세포는 포도당으로부터 중성지방을 합성하게 된다(de novosynthesis). 이 때에도 역시 인슐린이 작용하는데 세포 표면에서 GLUT4의 발현을 증가시키고 유입된 포도당을 지방산으로 바꾸는 과정(효소생성)에 관여한다. 그러나 이 과정은 에너지를 많이 쓰는 비경제적인 과정이므로 중성지방이 존재할 때는 이 과정이 작동하지 않는다.

지방세포-지방 저장

 

인슐린은 지방세포의 유지에도 관여한다. 지방세포에 축적된 중성지방은 hormone sensitive lipase(HSL)의 작용을 받아 다시 glycerol과 지방산으로 분해된다. HSL은 인슐린에 의해서 억제된다. 따라서 인슐린이 존재할 때는 지방세포에서 지방산이 나오지 않지만 인슐린이 존재하지 않거나 인슐린 저항성이 있는 경우에는 지방세포에서 지방산이 유리된다. 정상적인 경우는 식간기나 공복기로서 인슐린 농도가 떨어지면서 지방산이 유리되어 뇌와 적혈구를 제외한 여러 장기에서 에너지원으로 지방산을 이용한다. 비정상적인 경우는 당뇨병으로서 인슐린 저항성에 의해 HSL를 억제하지 못하여 지방산이 과량으로 혈중으로 방출된다.