글루코시놀레이트 분해산물의 티오시안산 음이온으로의 전환과 갑상선 호르몬 생성에 미치는 영향

Abstract

높은 농도의 글루코시놀레이트는 동물에서 갑상선 호르몬 대사를 저해함으로써 갑상선 호르몬 결핍증상을 야기한다. 글루코시놀레이트가 갑상선 호르몬 대사에 영향을 미치는 데 주요 물질로 작용하는 것으로는 그 분해산물인 goitrin과 티오시안산 음이온(thiocyanate anion, SCN-)이 알려져 있다. 이외에 일부 다른 분해산물에 의한 반갑상선 영향의 가능성이 보고된 바 있으나 다양한 곁사슬 구조와 작용기를 고려한 체계적인 연구가 부족한 상황이다. 이에 본 연구에서는 다양한 구조의 글루코시놀레이트(10 종류)를 시험물질로 선정하여 in vitro 시험을 이용하여 각 분해산물의 SCN-으로의 대사적 전환, 갑상선 호르몬 생성에 관여하는 효소인 thyroid peroxidase (TPO)의 활성 저해 및 갑상선 세포 내로의 요오드 유입 저해효과를 측정하고, 단회 투여 후 랫드에서 나타나는 급성 변화를 관찰함으로써 갑상선 호르몬 생성과정에 미치는 영향을 살펴보았다. 22종의 글루코시놀레이트 분해산물에 human liver S9 분획과 rhodanese를 사용한 in vitro 대사환경을 적용한 결과, 일부 organic nitrile(aliphatic, benzyl, indolyl)들과 organic thiocyanate들로부터 시안산음이온(CN-)이 생성되었으며, 생성된 CN-은 대부분 SCN-으로 전환되었다. Allyl ITC와 organic thiocyanate는 S9에 의하여 SCN-으로의 직접적인 전환이 일어났으며, 4-(methylthio)butyl thiocyanate의 경우에는 수용액 상에서 자발적인 분해가 일어나 SCN-을 생성하였다. 24종의 글루코시놀레이트 분해산물 중 2-hydroxy-3-butenyl cyanide, 3-indoleacetonitrile, goitrin, 4-(methylthio)butyl thiocyanate, indole-3-carbinol (I3C), 그리고 SCN-에 의하여 돼지 갑상선 조직의 microsomal TPO의 활성이 대조군 대비 약 2%~78%로 유의적으로 감소되었으며, 이 중 goitrin은 TPO의 비가역적 불활성화를 야기하는 것으로 나타났다. 또한 갑상선 세포주(FRTL-5 rat thyroid cell)에 100 µM의 SCN-, benzyl ITC, 2-phenylethyl ITC, 4-(methylthio)butyl thiocyanate을 처리한 군에서 세포 내로의 요오드 유입량이 대조군 대비 약 39%~78%로 유의적으로 감소하였다. 위의 in vitro 시험에서 사용한 24종류의 글루코시놀레이트 분해산물 중 2-hydroxy-3-butenyl cyanide, 3-indoleacetonitrile, goitrin, benzyl ITC, 2-phenylethyl ITC, benzyl thiocyanate, I3C, SCN-, allyl ITC를 선정하여 F344 랫드에 한 마리당 50 µmol씩 각 글루코시놀레이트 분해산물을 단회 경구투여하였다. 14시간 후 goitrin, allyl ITC, benzyl ITC를 투여한 군에서 유의적이지는 않으나 대조군 대비 84%~93% 수준의 갑상선 조직 내 TPO 활성이 측정되었다. 갑상선 조직 내의 T3는 goitrin과 SCN-을 투여한 군에서 대조군 대비 각각 약 53, 77%로 유의적으로 감소하였으며, 체내 대사에 의하여 높은 혈중 SCN-을 나타낸 분해산물(allyl ITC, benzyl thiocyanate, 3-indoleacetonitrile)의 경우 SCN-투여군과 유사한 수준으로 나타났다(대조군 대비 77%~81%). 본 연구결과 일부 글루코시놀레이트 분해산물들의 경우 in vitro 시험 조건에서 갑상선 호르몬 생성 단계에 대하여 약한 저해효과가 관찰되었다. 그러나 in vivo상에서는 goitrin과 SCN-, 그리고 체내 대사에 의하여 SCN-으로 전환되는 글루코시놀레이트 분해산물에 의한 영향이 더 우세하였으며 이는 이들을 고농도로 섭취할 시 요오드의 결핍 여부와 관계없이 갑상선 호르몬 생성을 저해할 수 있음을 시사한다. 또한 국내 십자화과 채소의 섭취수준을 반영한 결과 시험한 10종류의 글루코시놀레이트 중 progoitrin, glucobrassicin, sinigrin이 이들을 생성하는 주요 전구물질임을 알 수 있었다. 일반적인 식이섭취 시 보다 건강기능식품으로서 섭취하게 될 경우 높은 수준의 노출이 가능해지며, 또한 식품 내 글루코시놀레이트 분해산물의 조성 및 함량은 조리∙가공 조건에 따라 달라지게 되므로 분해∙전환 결과 위 분해산물들의 함량이 높아질수록 글루코시놀레이트 섭취에 의한 갑상선 호르몬 생성 저해에 대한 위해도가 높아지게 된다.