[특별연재] [제2장] 당뇨병환자의 치과치료 B
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[특별연재] [제2장] 당뇨병환자의 치과치료 B
  • 김영진 박사
  • 승인 2023.03.09 09:25
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치과치료 시 고려할 전신질환 A~Z ⑨

(3) 당뇨병의 원인과 병리생태

A) 당뇨병의 원인 
당뇨의 원인은 인슐린을 분비하는 췌장세포에서 정상적인 분비가 방해를 받거나 분비된 인슐린이 정상적인 기능을 발휘하지 못하기 때문이다. 정상적인 인슐린의 작용이 없이는 혈액으로부터 당을 필요한 곳으로 운반할 수 없다. 따라서 당을 연료로 사용하거나 저장할 수 없으므로 혈액 중의 당의 수치가 올라 소변으로 배설되면서 당뇨의 증상을 나타낸다.

 TypeⅡ 당뇨는 잘못된 식생활과 운동부족, 과음 등이 원인인 경우가 많다. 음식 중 다량의 정제된 탄수화물과 단당류의 과다한 섭취나 식이섬유의 섭취부족이 원인이 되기도 한다.
 TypeⅠ의 당뇨는 백혈구가 췌장에서 인슐린을 생성시키는 베타세포를 공격하는 일종의 자가면역 질환이다. 때로는 바이러스의 감염이나 극심한 스트레스가 자가면역 질환의 원인이 되는 경우도 있으며 부신피질 호르몬(ACTH) 같은 약물에 의하여 발병하는 경우도 있다.
 

B) 당뇨병의 병태생리
 ‘Incretin’(인크레틴)은 상부 위장관에서 분비되어 췌장의 내분비선을 자극하는 내인성호르몬 물질인 ‘incrétine’에서 그 어원이 유래되었다. 이는 췌장 베타세포(β-cell)의 인슐린분비 능력을 향상시키기 위해 소장에서 분비되는 일종의 체내 호르몬이다. 

 식사로 인한 자극으로  회장에서 인크레틴의 분비가 일어나면 췌장 베타세포에서의 인슐린 분비율도 인크레틴과 동일한 비율로 상승한다. 음식이 식도와 위를 거쳐 소장으로 내려가면 incretin은 일단 췌장 베타세포에게 인슐린을 어느 정도 생산할지를 결정한다. 하지만 음식물이 들어온다고 무조건 인슐린을 분비하는 것이 아니고 혈중 포도당 농도를 일단 파악한 후 혈당이 높을 때만 이를 조절하기 위해 적정량의 인슐린 분비를 명령한다.  

 인크레틴을 분류하면 혈당레벨을 감소시키는 두 가지의 신진대사 호르몬그룹으로 나누어지는데 그 중 포도당의존성 인슐린분비 자극 펩타이드(glucose-dependent insulinotropic polypeptide 또는 gastric inhibitory polypeptide, GIP)가 먼저 발견되었고, 그 후 글루카곤 유사 펩티드(glucagon-like peptide 1, GLP-1)도 발견되었다. 

 ‘Incretin effect’(인크레틴 효과)란 포도당을 정맥내로 투여하는 경우보다 경구로 투여했을 때 인슐린 분비능이 훨씬 높게 나타나는 현상을 말한다. 이러한 incretin effect가 제2형 당뇨병 환자에서는 감소되는데 이는 분비된 GLP-1이 DPP-4(dipeptidyl peptidase-4) 효소에 의해 쉽게 파괴되기 때문이다. 따라서 GLP-1이 DPP-4효소에 의해 분해되지 않게 하거나 DPP-4 효소생성을 억제시키면 incretin effect를 증강시켜 인슐린 분비를 촉진할 수 있다.
 

Incretin의 종류와 작용은 다음과 같다.

1. GIP(glucose-dependent insulinotropic polypeptide)는 42개의 아미노산으로 구성된 polypeptide로 상부 소장인 십이지장과 공장의 ‘Enteroendocrine K cell’에서 분비된다. 섭취된 음식물들이 위장관에서 GIP 분비를 자극하는데 그중 포도당은 가장 강력한 자극제이다. GIP는 혈장 내에서 반감기가 5-7분으로 식후 곧바로 분비가 시작되어 혈중농도가 식전에 비해 10-20배에 달하면 초기 인슐린분비를 자극한다. GIP가 효현제로 작용하는 GIP수용체는 췌장 베타세포, 지방조직, 장, 뇌, 심장, 뇌하수체, 부신에 분포한다. 제2형 당뇨병 환자는 GIP에 저항성을 보이므로 이를 이용하여 인슐린분비를 촉진시켜 혈당을 떨어뜨리는 치료제로 사용하기가 어렵다.

2. GLP-1(Glucagon-like peptide 1)은 30개의 아미노산으로 구성된 polypeptide로 proglucagon으로부터 만들어지며 원위부의 회장과 대장에 존재하는 ‘Enteroendocrine L cell’에서 GIP와 마찬가지로 포도당, 지방산 혹은 펩톤의 자극에 의해 분비된다. GLP-1은 혈장 반감기가 1-2분으로 식후 곧 증가하여 식후 초기 인슐린 분비를 자극한다. GLP-1 가 효현제로 작용하는 수용체는 췌도, 신장, 폐, 심장, 근육, 뇌 등 많은 조직에 존재한다. GLP-1은 GIP와 더불어 전체 incretin 반응의 90%를 담당한다. 

3. GLP-1은 인슐린분비를 촉진시키기 전 활성화되는 과정에서 구성 아미노산중 N 말단의 일부가 잘려나가 GLP-1(7-37) 또는 GLP-1(7-36)아미드(amide) 형태가 된다. 그리고 일단 생성이 완료된 GLP-1은 체내에서 DPP-4 효소에 의해 말단의 2개의 아미노산이 끊기면서 GLP-1(936) 아미드로 변해 활성도가 없어진다. 

 GLP-1은 췌장의 베타세포 표면에서 발현되는 GLP-1 수용체와 결합하면서 전사인자인 ‘pancreatic duodenal homeobox1(PDX-1)’의 상향조절(upregulation)을 통하여 인슐린유전자의 전사와 증식을 증가시킨다.
포도당 대사에 관여하는 인자, 즉  GLP-1이나 DPP-4, Exendin-4같은 혈당조절 물질과 신장에 의해 유지되는 ‘포도당 항상성’(Glucose Homeostasis)에 대해 살펴보기로 한다.

① 인슐린 분비촉진 GLP-1은 강력한 인슐린 분비촉진 물질 중 하나로 포도당 농도에 비례하여 인슐린 분비를 증가시킨다. 하지만 혈당이 80mg/dl 이하로 떨어지면 인슐린분비를 정지시키므로 저혈당을 일으키지는 않는다.

② Glucagon 분비억제 GLP-1은 혈중 포도당농도에 비례하여 glucagon 분비를 조절한다. 높은 혈당에서는 glucagon 분비를 억제하지만 낮은 혈당에서는 glucagon 분비를 억제하지 않으므로 저혈당 상황에서도 혈당강하에 의한 문제가 유발되지 않도록 조절한다.

③ GLP-1이 소화기관에 미치는 또 다른 효과는 원위부 소장에서 영양소가 전부 흡수되지 않고 존재할 경우에 내분비적 기전에 의하여 상부 위장관 운동(GI motility)과 분비를 억제시킨다. 이는 위장을 비우는 속도(gastric emptying time)를 늦춤으로써 결과적으로 인슐린 분비를 자극할 포도당의 흡수를 지연시키게 만든다.

④ GLP-1은 췌장의 베타세포의 기능을 보존 또는 향상시키는 작용과 함께 베타세포의 새로운 증식(neogenesis)을 촉진하는 작용도 있음이 밝혀졌다. 더불어 간에서 당 신생을 줄이고 근육에서 glycogen 생성을 증가시켜 혈당을 조절하는 작용을 한다.
 


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