신체 내 아이언 돔 - 항산화 작용

인간의 호흡

호흡을 통해 체내로 들어오는 산소의 인생은 약 100초입니다. 100초 후에는 완전히 다른 형체로  바뀌어 사라집니다. 산소가 유명을 달리하는 마지막 장소는 미토콘드리아라는 세포 내 작은 기관입니다.

우리가 먹은 탄수화물과 지방, 단백질은 체내에서 소화된 후 전자로 바뀌어서 미토콘드리아로 이동되는데, 여기에서 산소를 만나 물로 변합니다. 이 과정에서 ATP라는 에너지가 만들어지고, 이 에너지 덕에 세포는 생명을 연장할 수 있게 되는 것입니다. 즉, 우리의 생명이 연장되는 것이지요.

그렇지만 산소의 입장에서는 벌써 인생 끝입니다.

그런데 이 산소들 중 2-3%는 찰나의 순간을 조금이라도 더 살려고 몸부림치는데, 이 변한 산소를 활성 산소라고 부릅니다.

이 활성 산소는 지킬 박사와 하이드, 아니면 헐크와 같은 존재입니다.

활성 산소는 보통 우리 몸의 기본 단위인 세포의 막을 공격해 세포의 기능을 상실하게 만들고 세포 내 DNA를 공격해 세포가 재생되지 못하게 합니다. 세포 재생이 불가능해지면 아래의 현상이 일어납니다.

• 세포의 노화 진행.
• 세포의 신호전달체계의 붕괴로 면역력이 저하
• 동맥경화, 관절염, 백내장, 폐 기능장애, 신경질환, 당뇨병, 암 등의 질병 발생.

그렇지만 최근 연구에서는 활성 산소의 순기능 – 하이드와 같은 모습을 찾았습니다.

• 체내 세균이나 바이러스, 곰팡이들의 이물질을 공격하는 살균작용으로 생체를 보호
• 간에서 해독작용 및 암세포를 공격.
• 세균 증식을 억제하여 염증을 막기도 함.
• 적당한 활성 세포는 세포의 성장을 도움.
• 세포의 증식 및 분화를 위한 세포 신호전달 역할.

최근 보고되는 논문에는 활성산소의 역할이 체내의 보호와 수리라는 메커니즘으로 작동하여 수명 연장과 관련이 있다고 합니다. 즉, 활성산소가 모두 나쁜 것이 아니며 적당량이 있을 때 우리 신체는 최고의 상태를 유지할 수 있는 것입니다.

제일 중요한 것은 활성 산소의 균형입니다.

적당히 존재함으로 체내의 여러가지 메커니즘을 수행하지만 많아지면 갑자기 헐크로 변해 세포를 공격하여 노화와 질병을 유발할 수 있다는 것입니다.

활성산소의 균형

문제는 이 활성 산소가 비 정상적으로 증가하는 것입니다.

스트레스

제일 큰 원인은 바로 스트레스입니다.

사람이 스트레스 상황에 놓이게 되면 우리 인체는 스스로를 보호하기 위해 아드레날린을 비롯한 여러 호르몬들을 분비합니다. 이 과정에서 평소보다 많은 양의 에너지가 필요하게 됩니다. 이 필요한 에너지는 세포 속 미토콘드리아에서 열심히 만드는데, 이때 에너지가 만들어지는 만큼 활성 산소도 더 많이 만들어지게 되는 것입니다. 결국 활성산소의 균형이 깨어지고 과다하게 생성된 활성산소는 헐크로 변해 세포를 공격하게 됩니다. 결국 스트레스를 받으면 활성 산소가 증가하여 질병으로 이어진다는 것입니다.

스트레스 이외에도 활성 산소를 증가시기키는 원인은 많이 있습니다.

1. 과식
2. 지나친 운동
3. 다이어트
4. 담배 및 담배연기
5. 트랜스 지방
6. 술과 약물 남용
7. 환경오염 물질 (자외선, 방사선, 화학물질)
8. 갑작스러운 혈류의 증가 (순환 혈류 장애)
9. 산화된 식품이나 보존이 잘못된 가공식품 (세균이나 곰팡이 번식)
10. 질병

한식 뷔페

물론 이렇게 비 정상적으로 활성 산소가 세포를 공격하도록 우리 몸이 가만히 두진 않습니다.

세포가 공격당하면 우리 신체는 알람을 울립니다. 그리고 아이언 돔과 같은 방어시스템을 작용시킵니다. 이 방어체제를 항산화 효소, 혹은 스키벤져라고합니다.

우리 몸에서 이러한 방어 시스템의 최 전선에서 목숨을 걸고 싸우는 역할 – 항산화 임무를 수행하는 효소나 영양소들이 있습니다.

• 스키번져 는 SOD(슈퍼옥사이드 디스뮤타제)
• 카탈라아제 글루타치온
• 퍼옥시다제 글루타치온
• 코엔자임
• 비타민 A, C, E 

이들의 역할은 아래와 같습니다.

• 예방적 활동: 활성산소의 연쇄반응과 발생을 억제하고 차단함.
• 활성산소 제거: 정상 수치보다 많아지게 되면 많아진 세포를 공격하는 활성 산소에 자폭 공격을 감행하여 흥분한 활성 산소를 안정화시킨 후 체외로 배출
• 손상된 조직 회복 및 신생 기전에 관여

그런데 문제는 이러한 항산화 효소가 30대를 정점으로 나이가 들면서 양이 줄어들기 시작한다는 것입니다. 게다가 스트레스에 많이 노출되어 있거나 질병이 있는 경우, 또는 유해 환경 속에 있다면 항산화 성분이 들어있는 식품을 챙겨 먹어야 할 것입니다.

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음식으로 섭취하는 항산화 물질

체외에서 섭취할 수 있는 항산화 성분으로는 비타민 류와 셀레늄 등의 무기질, 오메가-3 지방산이나 폴리페놀, 셀레늄 등의 미량원소 등입니다.

활성 산소와 관련되어 우리가 항산화제가 함유된 음식 등을 섭취하는 가장 큰 목적은 바로 우리 신체 내에 있는 항산화 효소의 분비와 활동을 최대치로 끌어올리는것입니다. 

일각에서는 항산화 효소 건강보조식품에 대한 광고를 하지만, 이렇게 별도로 섭취하는 항산화 효소는 위에서 다 소화되고 없어집니다. 우리가 먹는 한산화 효소가 실재로 활성 산소와 싸우기 위해 전장에 배치되기 위해서는 세포의 미토콘드리아 막을 거쳐서 스키벤저 형태로 되어야 자대배치를 받을 수 있는데, 이렇게 외부에서 섭취된 단백질이나 효소는 모두 일단 위에서 소화되어 실재로 활성 산소와 싸워야 하는 전쟁터에는 발도 디뎌 보지도 못합니다.

결국 우리 몸이 자체적으로 아이언 돔 방어체제를 튼튼하게 만들기 위해 물자공급 및 후방지원이 우리가 할 수 있는 전부입니다.

먼저 항산화 영양소들에 대한 역할과 풍부하게 함유된 음식 등을 알아봅니다.

비타민 C가 많이 함유된 열매들

1. 비타민: 비타민 C, E, 카로티노이드

• 비타민 C는 활성 산소에 의해 손상된 DNA를 회복시켜주며 세포의 수용성 부분인 세포의 안과 밖에서 활성산소를 제거합니다.
• 비타민 E는 지용성 부분인 세포 막에서 다중 불포화지방산의 산화를 억제하고 산화로부터 LDL 콜레스테롤을 보호하여 동맥경화를 예방하고 적혈구와 혈소판을 보호하여 혈소판 응집을 억제하고 혈관 이완을 촉진하는 등 주로 높은 산소 농도에서 활성 산소의 발생을 줄여주는 지용성 항산화 물질입니다.
• 카로티노이드는 비타민 A를 만드는 전구체로 세포막에서 활성 산소의 생성을 억제함으로 암의 발전과 진전을 방어하는 데 효과적인데, 주로 낮은 산소 농도에서 항산화 작용을 합니다. 카로티노이드가 비타민 A를 만든다고 해서 비타민 A를 과량 복용하면 오히려 우리 몸에서 독성으로 인식되어 부작용이 나타날 수 있지만 카로티노이드의 한 종류인 베타카로틴을 음식을 통해 섭취하게 되면 우리 장에서 흡수를 자동 조절하기 때문에 부작용이 없다.

이러한 비타민 류의 중요한 특징 중에 하나가 바로 팀워크입니다. 

각각의 비타민들이 서로의 역할을 감당하기도 하지만 상호작용을 통해 항산화 기능을 상승시키고 서로서로를 보호해 주는 역할을 합니다. 비타민 C의 경우 비타민 E를 재생시켜 주고, 비타민 E는 베타카로틴 분자의 산화를 막아줍니다. 그렇기 때문에 어떤 한가지 항산화 영양소만 집중적으로 섭취하는 것이 좋은 것이 아니라 균형적인 영양 섭취가 제일 중요합니다.

오메가-3 지방산이 많은 해산물

2. 무기질 (미네랄)

인체 내에서 활성 산소는 세가지 루트를 통해 증가됩니다.

• 매 순간 호흡을 통해 공급되는 산소의 약 3% 정도가 활성 산소로 변합니다.
• 매연이나 담배 연기 등을 통해 때 활성 산소가 증가됩니다. 특히 담배 연기의 경우, 일산화탄소가 많이 들어 있는데, 이는 헤모글로빈 친화력이 산소보다 커서 산소의 자리를 차지합니다. 결국 자신의 자리를 빼앗긴 산소는 활성 산소라는 헐크로 변해 정상 세포를 공격하게 되는 것입니다.
• 농약이나 중금속 오염, 또는 항암제 투여 등과 같은 화학물질 및 중금속에 장시간 노출되었을 경우에도 활성 산소가 갑자기 증가하게 됩니다.

물론 이렇게 갑자기 증가하는 활성 산소는 우리 인체 내에서 아이언 돔과 같은 방어체계인 스키벤져가 작동하여 세포 공격을 막아주게 되는데, 이 과정에서는 특히 SOD, 슈퍼옥사이드 디스뮤타제가 맹활약하게 되는데, 이때 필요한 것이 바로 무기질 영양소인 셀레늄 Se, 구리 Cu, 철분 Fe, 아연 Zn 및 망간 Mn 등입니다.

그렇지만 이 무기질도 우리 인체 내에서 두 얼굴을 가진 영양소입니다.

적정량으로 존재할 경우 항산화 역할을 하지만 양이 많아지면 펜톤 산화반응 Fenton Oxidation을 통해 DAN 손상 및 지질과산화의 주범이 되는 매우 강력한 산화성을 가진 하이드록시 라디칼을 만드는 촉매제로 사용돼 오히려 산화를 촉진시키는 결과를 낳을 수 있습니다.

그렇기 때문에 적정량을 섭취하는 것이 제일 중요합니다.

두얼굴

3. 기타 영양소

1)  타우린

포유류 가 조직, 특히 뇌나 심장근육, 간, 신장 등의 장기와 근골격, 혈구 세포 등에 고농도로 존재하는 타우린은 지방의 흡수를 도와주는 아미노산으로 체내에서 두뇌발달, 망막의 광수용체 활성, 심장근육의 수축, 삼투압의 조절, 생식기능, 성장 발달, 면역체계 유지 및 항산화 활성 등 다양한 기능을 하고 있습니다.

 

2)  폴리페놀

피토케미컬 phytochemical(phyto 식물 + chemical 화합물)은 식물에서 자연적으로 만들어지는 모든 화학물질을 통틀어 말하는 것으로 식물 영양소를 지칭하는 단어입니다.

식물은 한 자리에 고정해서 성장하기 때문에 햇빛의 자외선에 의해 발생하는 활성산소의 피해를 스스로 극복해야 합니다. 그러다 보니 햇빛을 직접 받는 열매의 껍질이나 잎사귀에는 강력한 항산화 물질들이 만들어져야 활성산소로 인한 피해를 줄일 수 있는 것입니다. 뿐만 아니라 세균이나 곰팡이가 침투하지 못하게 해야 하고 홍수, 가뭄, 폭염 같은 극한 상황도 버텨내야 합니다.

다양한 색의 과일들

이러한 피토케미컬의 특성을 이용한 것이 버드나무 껍질 추출물의 아스피린, 말라리아 특효약 퀴닌 등입니다.

이 피토케미컬은 항산화, 항염증, 항암 작용, 노화방지, 심혈관질환 예방, 관절염 증상 개선, 알츠하이머병 예방 등의 효과를 보이기 때문에 7대 영양소라고 불리며 각광을 받고 있습니다.

식물에서 현재까지 대략 2천 종 다양한 피토케미컬을 발견하였는데, 대표적인 것으로는 폴리페놀, 카로테노이드(carotenoid), 이노시톨(inositol), 리그난(lignan), 인돌(indole), 테르펜(terpene) 등이 있습니다.

이중에 항산화 물질로 주목을 받는 것이 바로 폴리페놀입니다.  

폴리페놀은 녹색식물이 광합성 작용을 할 때 생성된 탄수화물의 일부가 변화한 2차 대사 화합물이 여러 가지 페놀을 총칭하여 부른 명칭으로 약 5천 여종의 폴리페놀이 발견되었습니다. 주로 과일 등의 껍질 부분에 많이 들어 있는데, 예를 들어 검은콩의 검은 색소, 블루베리의 청자색 색소, 녹차의 떫은맛, 적포도의 떫은맛 등이 바로 폴리페놀입니다.

폴리페놀은 신체 내에서 강력한 항산화제로 작용하여 활성산소에 의한 세포의 공격을 막아 DNA와 세포막 산화를 억제하고, 단백질이나 지질의 손상을 막아주고 혈관 손상을 보호합니다. 더 나아가 암세포의 증식을 억제하며 발암물질로 인한 세포 변이를 방지함으로 암 예방 효과가 있는 것으로 알려졌습니다.  

다양한 색의 야채들

이 폴리페놀은 플라보노이드 flavonoids와 비 플라보노이드 non-flavonoids로 나뉩니다.

• 비 플라보노이드 : 포도, 딸기, 블루베리, 라즈베리, 체리, 석류 등에 존재하는 항산화 물질로 유방 및 식도, 피부, 결정, 전립선과 췌장에서의 암세포 활동을 억제합니다.
• 플라보노이드 : 지구 상에 약 4000여 종의 플라보노이드가 밝혀졌는데, 그중 대표적인 플라보노이드는 안토시아닌, 레스베라트롤, 헤스페리딘, 커큐민, 카테킨, 플라보논, 플라본, 이소 플라본, 탄닌 등입니다.

 무기질이나 비타민 등과 마찬가지로 페놀성 화합물도 항상 적당량을 섭취해야 합니다. 왜냐하면 과다 섭취가 오히려 DNA 손상을 야기할 수 있기 때문입니다. 최근의 연구 보고서에 의하면 이러한 항산화 물질들이 균형 적인 섭취가 이루어지지 않고 어느 특정한 항산화 물질을 섭취했을 경우 오히려 산화작용을 촉진하여 DAN 손상 및 암화 과정을 촉진시킬 수 있다고 경고하였습니다.

그렇기 때문에 전문가들은 별도의 항산화 물질 보충제 섭취보다는 항산화 물질이 풍부한 일상적인 식생활을 통한 항산화 물질의 섭취가 암 위험을 낮추는데 효과적이라고 이야기합니다.

우리의 몸은 항상 균형을 맞추려고 합니다. 

균형이 중요

그 균형 속에서 존재하는 활성 산소는 우리 몸에 필요한 활성 산소인 것입니다. 그렇지만 그 균형이 깨지는 순간이 있습니다. 지금까지 알려진 원인으로는 내부적인 원인(질병이나 불균형한 영양성분)이나 외부적인 원인(스트레스나 위험적인 환경, 또는 식사의 불균형 등), 그리고 자연적인 원인(노화) 등을 꼽을 수 있습니다. 아직까지는 자연적인 원인인 노화에 대한 정확한 해답을 찾지 못하지만 내부적인 원인이나 외부적 원인에 대한 규명 및 대안들을 만들어가고 있는 과정입니다.

전문가들이 이야기하는 제일 중요한 것은 먼저 우리의 생활 습관을 바꿔 활성 산소 생성원을 줄임으로 인체 내 비약적인 활성 산소 증가를 억제하는 것이라고 합니다. 그리고 여러 가지 음식, 그중에 야채와 과일, 건강한 곡물 등을 골고루 섭취하는 것입니다. 서양에서는 매일 5가지 색깔의 과일과 채소를 고르게 먹자는 운동 Five a day을 할 정도이고 세계보건기구 WHO에서는 하루 400g 이상 과일과 채소를 섭취하라고 권장하고 있습니다.

바쁜 현대에게 더욱 강조되는 것이 바로 야채와 과일, 그리고 맛있고 건강한 한 끼 식사입니다.

맛있고 다양한 한끼 식사

 

감사합니다.

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참고자료:

항산화제(Antioxidants)의 임상적 적용, 김용호, SMN Vol. 2, No. 1, 2011. 07, pp, 11-15.

활성산소에 의한 피부노화와 항산화비타민의 효능에 대한 이론적 고찰, 홍재기, 대한피부미용학회지 제 7권 제2호, pp.51-62.

항산화영양소와 건강, 연세대학교 식품영양과학연구소, 1998.

밥상 위의 건강 보석, 플라보노이드, RDA 인테러뱅 제151호, 2015.

항산화, 해독요법의 개념과 실제, 정승필, 2004년 대한임상건강증진학회 춘계학술대회, pp. 112-115.

식물성 폴리페놀의 항산화성 및 열안정성 평가, 김영진,  Biomaterials Research 2009-13, pp. 30-36.