아나볼릭 대 안드로겐 비율 소개아나볼릭-안드로겐 스테로이드(AAS)는 이름과 같이 아나볼릭 및 안드로겐 성질을 모두 가지고 있습니다. 일반적으로 아나볼릭의 특성은 근육 형성 효과 및 골밀도(BMD)에 대한 자극 효과로 알려져 있습니다. 그 외 대부분의 효과는 전립선, 골수, 심장, 시상하부, 뇌하수체 등에 미치는 영향과 같이 안드로겐 효과가 있는 것으로 알려져 있습니다. 일반적으로 이러한 영향은 원하지 않는 요소에 해당합니다. 예를 들어, 테스토스테론 대체 요법과 관련된 가장 흔한 부작용은 메타분석 결과 적혈구용적률(적혈구가 차지하는 혈액 부피의 %)이 증가하는 것으로 나타났습니다. 안드로겐의 또 다른 문제는 전립선암의 성장을 유도할 수 있다는 것입니다. 따라서 전립선암에 사용되는 치료법 중 하나는 안드로겐 박탈(deprivation) 요법입니다. 그러나 전립선암 성장을 자극하는 안드로겐의 능력에는 한계가 있다는 점을 명심해야 합니다. 즉, 특정 농도까지 안드로겐은 성장을 촉진하지만 그 이상에서는 효과가 거의 또는 전혀 없습니다. 이는 안드로겐 수용체가 포화되기 때문입니다. 이것은 또한 성선기능저하증 범위의 낮은 테스토스테론 농도에서는 이미 발생되어 있는 것으로 보입니다(포화 모델[2]에서 설명). 아나볼릭 대 안드로겐 비율을 평가하는 데 사용되는 잘 알려진 분석법에 대해 논의할 때 다시 이 부분으로 돌아오겠습니다.아나볼릭 대 안드로겐 비율의 개념은 아나볼릭 및 안드로겐의 효능 측면에서 AAS가 어떻게 서로 비교되는지에 대한 비율을 제공하는 것입니다. 예를 들어, 테스토스테론을 “인덱스” 스테로이드로 보고 아나볼릭 대 안드로겐 비율을 100 대 100(또는 간단히 1)으로 지정할 수 있습니다. 그런 다음 몇 가지 실험을 통해 다른 스테로이드의 비율이 400 대 200(또는 간단히 2)으로 결정되었다고 가정하면, 이 스테로이드 분자는 테스토스테론과 비교하여 아나볼릭으로서 4배, 안드로겐으로서 2배의 작용을 나타냅니다.그럴듯해 보이지 않습니까? 안드로겐 부작용 위험을 최소화하려면 아나볼릭 대 안드로겐 비율에서 매우 유리한 AAS를 선택하기만 하면 됩니다. 그러나, 아나볼릭 대 안드로겐 비율의 개념뿐만 아니라 이것이 실험적으로 결정되는 방식도 너무나 많은 문제가 있어서 온라인이나 문헌에 있는 이 모든 비율은 쓸모가 없습니다.Hershberger 분석법Hershberger 분석법은 안드로겐에 대한 아나볼릭을 결정하는 데 사용되는 매우 일반적인 분석법입니다. 이 분석법은 Hershberger와 그의 위스콘신 대학교 동료들에 의해 1953년에 처음 설명되었습니다. 다음은 이 분석법에 대한 설명입니다. 우선 쥐 여러 마리를 모아 거세를 시킵니다. 그 이유는 내인성 테스토스테론(남성호르몬)이 실험 결과에 거의 영향을 미치지 않았다는 것을 보장하기 위해서입니다. 그 다음 아나볼릭 대 안드로겐 비율을 파악하고자 하는 AAS를 투여합니다. 그러고 나서 잠시 기다렸다가(원저 Hershberger 논문에서는 8일) 이 쥐를 안락사시키고 해부하여 항문올림근, 복부전립선, 저정낭의 무게를 측정합니다. 항문올림근의 무게 증가는 AAS의 아나볼릭 활성을 나타내는 반면 복부전립선과 저정낭의 무게 증가는 안드로겐 활성을 나타냅니다.이 분석 방법은 합리적인 것처럼 들리지만 사실은 많은 문제가 있습니다. 먼저 언급하고 싶은 것은 항문올림근에 관한 것입니다. 사실, 이것은 배측 구해면체근입니다. 이 근육은 남성 생식 기관의 일부이기 때문에 어떤 식으로도 골격근을 대표하는 요소로 보아서는 안 됩니다. 이 근육은 안드로겐에 크게 의존하는 근육이며, 거세 후에는 골격근의 탈신경 위축과 유사한 비율로 체중이 감소합니다. 이 정보만으로도 이미 아나볼릭 측면의 ‘방정식’은 결함이 있다는 것을 알 수 있습니다. 또 다른 문제는 배측 구해면체근과 저정낭이 생리학적 범위 내에서 AAS 농도 감소에 대해 다르게 반응한다는 것입니다. 그 결과 실험적으로 결정된 비율은 투여량뿐만 아니라 측정이 수행되는 시점에 따라서도 달라지게 됩니다. 이는 van der Vies의 간행물에서 발췌한 아래 그림에 잘 설명되어 있습니다[6]. 처음 3일 동안의 AAS 농도(이 경우 난드롤론)는 저정낭과 배측 구해면체근의 성장을 자극하기에 충분하였습니다. 그러나 3일 후에는 저정낭 성장을 지속할 정도로 농도가 높지 않아 그 크기가 다시 감소합니다. 그런데도 배측 구해면체는 자극이 지속되어 크기가 계속해서 커집니다. 따라서, 3일째에 아나볼릭 대 안드로겐 비율을 결정한다면 같은 화합물임에도 불구하고 7일째에 그 비율을 결정했을 때와 완전히 다른 결과가 나타날 것입니다.
근육 내 난드롤론 페닐프로피오네이트 소실 및 배측 구해면체근과 저정낭 무게에 미치는 영향 van der Vies 발췌 그림Amount of steroidal ester in depot(Percentage of dose injected initially)축적부위의 스테로이드 에스터 양(초기 주입된 투여량의 백분율)Musculus levator ani항문올림근Seminal vesicles저정낭Increase in weight(mg)무게 증가(mg)Days일수이는 또한 화합물의 농도에 따라 기관별로 서로 다르게 반응한다는 점을 강조하고 있습니다. 그리고 아나볼릭 대 안드로겐 비율을 정확하게 결정할 방법이 있더라도 생리학적 농도를 넘어서 추정하는 것은 완전히 잘못된 방법입니다. 또 다른 잘못된 점은 복부전립선 또는 저정낭의 성장이 다른 모든 안드로겐 효과를 대표한다는 가정입니다. 이 가정을 뒷받침하는 증거는 없습니다. 안드로겐 조직들은 서로 매우 달라서 한 조직이 다른 조직과 같은 정도로 반응할 것으로 기대하는 것은 절대적으로 무리가 있습니다. 앞서 소개에서 언급한 전립선에 대한 내용을 혹시 기억하십니까? 안드로겐은 이미 성선기능저하증 범위를 넘어서는 더 이상 전립선을 자극하지 않는 것으로 보입니다. 실제로 건강한 남성에게 20주 동안 매주 600mg의 테스토스테론 에난테이트를 투여해도 전립선의 크기는 변하지 않았습니다. 하지만 그렇게 많이 복용하면 다른 안드로겐성 부작용이 나타나기 시작한다는 사실도 알고 있습니다! 어쨌든, 이 역시 아나볼릭 대 안드로겐 비율의 개념 자체에 대한 문제점을 강조하고 있습니다. 단일 비율로는 안드로겐의 다양한 조직에 대한 차별되는 반응이나, 특정 조직 내의 안드로겐 반응의 복잡성을 내포할 수 없습니다. 각 조직은 AAS에 다르게 반응하는데, 어떻게 그것이 하나의 숫자로 표현될 수 있을까요?물론 Hershberger 분석법은 사람이 아닌 쥐를 대상으로 수행됩니다(정말 다행이죠). 인간의 상동 조직이 쥐의 AAS와 같은 방식으로 반응한다고 가정하는 것도 또 다른 문제입니다. Hershberger 분석법 전체가 온통 문제점으로 둘러싸여 있지만, 이 분석법은 현재에도 여전히 잠재적인 선택적 안드로겐 수용체 조절인자(SARM)를 선별하는 데 사용하고 있습니다. 예를 들어, GlaxoSmithKline은 전형적인 Hershberger 분석법을 사용하여 SARM GSK2881078의 조직 선택성을 평가합니다.상대결합친화도(RBA) 분석법Hershberger 분석법은 살아있는 유기체에서 수행되었지만 상대결합친화도(RBA) 분석법은 페트리 접시 형태의 분석법입니다. 이것은 안드로겐 수용체(AR)에 대한 화합물의 결합 친화도에 초점을 맞춥니다. 여기에서 결합 친화도는 아나볼릭 스테로이드가 AR에 얼마나 강하게 결합하는지를 나타냅니다. 따라서 RBA는 하나의 아나볼릭 스테로이드가 다른 스테로이드와 비교하여 AR에 얼마나 강하게 결합하는지를 의미합니다. 즉, 상대적인 비교입니다.이 분석법의 원리는 매우 간단합니다. 표준이 되는 스테로이드로서 흔히 메틸트리에놀론(methyltrienolone, R1811)을 사용하여 결합 친화도를 측정합니다. 이후에 다른 스테로이드의 결합 친화도를 측정하고 이 표준 스테로이드에 대한 상대적인 데이터를 표시합니다. 따라서 표준 화합물인 메틸트리에놀론의 RBA는 1이며, 이 외에 다른 물질이 2배 더 강하게 결합하면 RBA는 2가 됩니다. 마찬가지로 어떤 물질이 두 배 약하게 결합하면 RBA는 0.5가 됩니다. 이러한 측정은 서로 다른 세포 유형에서 수행할 수 있습니다. 즉, 하나는 골격근 세포, 다른 하나는 전립선 세포와 같은 안드로겐 효과를 나타내는 세포가 될 수 있습니다. 이와 같이 이 분석법은 위에서 설명한 Hershberger 분석법과 동일한 몇 가지 문제점을 가지고 있습니다.아무튼, 아래 표는 잘 알려진 AAS를 선별하여 쥐 및 토끼 조직에서 측정한 RBA 자료를 정리하였습니다. 만약 이러한 결과를 받아들이게 되면 테스토스테론은 난드롤론보다 아나볼릭 대 안드로겐 비가 더 커 보일 것입니다. 이상하죠? Hershberger 분석법에서 나타난 것과 정반대의 결과입니다. 또한, 테스토스테론은 5알파-환원효소(5α-reductase)를 발현하는 조직에서 더 강력한 안드로겐인 DHT로 전환되어 이 조직에서 안드로겐의 효과가 증폭된다는 점을 고려하면 다소 놀라운 결과입니다. 반대로, 이 효소를 발현하는 조직에서 난드롤론은 덜 강력한 안드로겐인 디하이드로난드롤론(DHN)으로 전환되기 때문에 난드롤론의 안드로겐 작용은 약화됩니다.
사르톡(Saartok) 등 연구진이 수행한 선별된 AAS의 RBA. 표준 스테로이드는 메틸트리에놀론을 사용하였습니다.이 데이터에서 드러나는 또 다른 것은 RBA 값의 종 간 차이입니다. 쥐의 근육에서 1α-methyl DHT는 테스토스테론과 마찬가지로 AR에 약 3배 약하게 결합됩니다. 토끼 근육의 데이터를 보면 기본적으로 이와 정반대의 결과가 나타납니다. 1α-methyl-DHT는 테스토스테론과 마찬가지로 AR에 약 3배 강하게 결합됩니다. 한 동물 종에서 다른 종으로 추정하는 것은 (매우) 문제가 있습니다. 따라서 쥐, 토끼 또는 어떤 동물로부터 사람에 대해 추정하는 것도 마찬가지입니다.DHT가 토끼와 쥐 근육에서 이렇게 낮은 RBA를 보이는 이유가 궁금하다면 이는 근육 조직에서의 급속한 분해 때문일 가능성이 높습니다. DHT는 효소 3α-HSD에 대한 우수한 기질을 형성합니다. 이 효소는 DHT를 분해하여 AR에 매우 약하게 결합하는 3α-안드로스텐디올을 형성합니다. 이러한 현상은 사람에서도 일어나며, DHT와 함께 운동하는 사람이 없는 것도 이와 같은 이유 때문입니다. 근육 조직에서 분해되므로 효과가 거의 없다고 생각할 수 있습니다.마지막으로 다뤄야 할 요점은 결합 친화도가 유전자 발현을 조절하는 효능에 영향을 주지 않는다는 것입니다. 궁극적으로 중요한 것은 바로 이것입니다. 실험적으로도 평가할 수 있습니다. 이것이 안드로겐 반응 리포터 유전자 분석(AR bioassay)에서 하는 것입니다. 이러한 생물학적 검정은 처음에는 도핑에 대응하기 위해 소변 검체에서 신종 안드로겐 약물을 스크리닝하는 데 사용되었습니다. 기본적으로 AR bioassay는 검체에서 안드로겐 수용체를 활성화하고 유전자 전사를 시작하는 데 필요한 요소가 포함되어 있는지를 입증할 수 있습니다. 이는 도핑에 대응하는 데 매우 유용한 방법입니다. 결국 사용된 화합물의 화학적 구조를 알지 못해도 소변 검체에서 AR을 활성화하는 성분이 포함되어 있음을 보여줄 수 있습니다.이러한 분석법 중 하나는 네덜란드 과학자들로 구성된 팀이 개발하였습니다[13]. 이 팀은 생물학적 검정법인 AR CALUX(Androgen Responsive Chemical Activated LUciferase eXpression) 분석법을 이용했습니다. 이들은 인간 골육종 세포주를 채취하여 사람의 AR 및 안드로겐반응요소(androgen response element, ARE)의 전사적 조절을 받는 루시퍼레이즈 리포터 유전자를 이 세포주에 형질주입을 하였습니다. 이는 즉, AR이 활성화되면 루시퍼레이즈 효소가 발현하게 된다는 뜻입니다. 이 효소는 생물발광체를 생성하는데, 간단히 말하면 빛을 만들게 됩니다. 이렇게 발생한 빛은 측정할 수 있습니다. 따라서 생물발광 정도는 안드로겐 수용체 활성화가 일어나고 있는 정도를 나타냅니다.과학자들은 AR CALUX 분석법을 통해 알려진 다양한 AAS를 검사하기 시작했습니다. RBA와 유사하게 수용체 활성화(REP)의 측면에서 상대적 효능을 계산할 수 있습니다. 또한, 과학자들은 AR에 대해 이 작업을 수행할뿐만 아니라, 프로게스테론 수용체(PR), 에스트로겐 수용체의 두 동형(ERα 및 Erβ), 글루코코르티코이드 수용체(GR)에도 이 작업을 수행하였습니다. 아래 표에 일부 (잘 알려진) AAS의 REP를 정리해 놓았습니다.
Houtman 등 연구진이 수행한 선별된 AAS의 REP. DHT는 AR의 표준 스테로이드로써 사용하였으며, PR의 경우 ORG-2058, ERα/β의 경우 에스트라디올, GR의 경우 덱사메타손을 사용하였습니다.이제 AR에 대한 테스토스테론과 DHT의 REP에 초점을 맞추도록 하겠습니다. 테스토스테론의 REP는 DHT의 REP보다 약 5배 더 낮습니다. 이것은 어떤 의미일까요? DHT는 실제 골격근에서와 달리 세포주에서는 분해되지 않는 것을 보여줍니다. 따라서 일반적으로 골격근에서 일어나는 대사가 이 세포주에서 일어나지 않는 것으로 보입니다. 이러한 문제로 인해 DHT와 같이 골격근에서 대사되는 AAS의 생물학적 분석 결과는 무효가 되며, 메테놀론(프리모볼란)도 마찬가지일 가능성이 큽니다. 또 다른 문제는 유전자 발현이 복잡하다는 것입니다(복잡하다는 것 역시 제한적인 표현입니다). AR은 방대한 수의 유전자를 조절합니다. 두 화합물이 특정 유전자의 전사를 유사한 수준으로 증가한다고 해서 다른 유전자의 전사까지 동등하게 조절한다는 의미는 아닙니다. 어느 정도 상관관계가 있을 수는 있지만, 이러한 생물학적 분석은 대략적인 그림만 그릴 수 있을 뿐입니다. 이 대략적인 그림이 RBA의 그림보다는 더 정확할 수 있습니다. 그런데도 현재까지 ‘새로운’ 아나볼릭 대 안드로겐 비율을 제공하기 위한 AR bioassay가 다양한(안드로겐 감수성) 조직의 여러 세포주에서 이루어지지 않고 있습니다.결론Hershberger 분석법뿐만 아니라 다양한 조직에서 AAS의 RBA를 평가하는 연구에도 심각한 결함이 있습니다. 더욱이, 안드로겐에 대한 아나볼릭 특성의 복잡성을 담으려는 수치에 관한 개념은 없어져야 합니다. 단일 비율로는 안드로겐의 다양한 조직에 대한 차별되는 반응이나, 특정 조직 내의 안드로겐 반응의 복잡성을 내포할 수 없습니다. 아마도 조직별로 안드로겐 작용을 설명하는 ‘활성도(profile of activity)’가 더 적합할 것입니다. 이와 유사한 방식이 특정 질환을 치료하기 위해 이상적인 SARM은 어때야 하는지 설명하기 위해 제안되었습니다. 그러나, 조직별로 안드로겐 작용을 정량화하는 것은 불가능하지는 않지만 매우 어렵습니다. 관심 조직의 세포주에서 수행한 AR bioassay에는 예측 가능한 임상적 가치가 있을 수 있습니다. 결국, 특정 화합물의 사용으로 인해 발생하는 부작용(정도)을 입증하기 위해서는 임상 시험이 필요합니다.더욱 많은 정보는 잠백이 카페에서 확인가능합니다.
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