활성산소란 무엇인가

 

 

활성산소의 정의

우리 생체내에서 섭취한 영양소를 분해하여 에너지를 얻는 물질대사 과정을 ‘내호흡’이라 한다. 이때 영양소를 분해하는데 꼭 필요한 것이 산소이다. 그런데 그 에너지 생산을 위한 체내 산소대사 과정에서 부산물로서 유해 산소 또는 활성산소라고 부르는 free radical이 생겨난다.

Free radical이란 짝지어지지 않은 전자를 가진 물질을 말하며 이것은 반응성이 아주 강하고 그 수명이 아주 짧은데, 정상적인 산소는 우리 몸에서 약 100초 이상 머무르는데 반하여 O, HO, OH등은 1백만~10억분의 1초 동안 생겼다가 없어진다. 이처럼 짧은 시간이지만 유해산소는 세포막을 형성하는 주성분인 지질의 과산화현상을 일으켜서 세포막을 파괴하고 신호전달 체계를 망가뜨리거나 적혈구를 파괴하기도 한다.

이와 같은 활성산소들이 생체 내에서 생성된다는 사실은 HO를 측정함으로서 1954년 Conmoner에 의하여 최초로 보고되었다. 또한 1969년 Fridovich에 의하여 체내에 효소 superoxide dismutase(SOD)가 발견되었는데, O를 제거하는 이 효소의 발견은 체내에서 O가 생성됨을 직접적으로 보여주는 확실한 증거라 하겠다.

 

활성 산소 이렇게 생성된다

활성산소는 일반적인 호흡에서도 적게나마 계속 발생한다. 하지만 운동을 하는 경우에 더욱 많이 발생한다. 특히 갑자기 격한 운동을 하거나 심한 화를 내는 경우 부신수실에서 노르에피네프린이 분비되어 갑자기 모세혈관이 수축하고 혈액의 흐름이 순간적으로 멈추었다가 다시 흐르게 되는데, 이 때 혈액이 다시 흐르면서 유해 산소가 가장 많이 발생한다고 한다.

그 순간에 많이 발생한 활성산소는 주변의 세포나 DNA를 대규모 공격하면서 파괴한다. 결국 갑작스런 운동이나 심한 스트레스가 건강을 해롭게 한다는 일반적인 상식이 활성산소의 생성으로 증명이 되는 셈이다.

 

하지만 활성산소가 무조건 나쁜 것은 아니다. 사실 많은 도움을 주는 측면이 있다. 그 주된 일의 하나가 병원체인 세균 및 바이러스와 싸우고 독성 물질에 대한 해독작용을 하는 생체 방어 기능이다. 일반적으로 외부에서 세균이나 바이러스가 침투하면 우리 몸에서는 항체를 만들어 싸우거나 직접 병원체를 공격하여 몸을 보호한다. 이때 직접 공격하는 세포가 백혈구의 일종인 호중구와 매크로파지가 있다. 이 둘은 병원체를 공격하는 과정에서 상당한 양의 활성산소를 만들어 적을 죽인다.

또한 적당한 활성산소는 그렇게 문제가 되지 않는다. 왜냐하면 우리 몸에서는 이 활성산소를 제거하는 항산화 효소가 만들어지기 때문이다. 특히 갑작스런 격한 운동에서는 항산화효소의 분비량에 변화가 없지만 적당하고 규칙적인 운동을 하면 촉진되기 때문에 오히려 적당한 운동은 우리 몸을 건강하게 만드는 것이다. 즉, 일반적인 상식과 아주 잘 맞아떨어지는 것이다.

 

활성산소는 질병을 부른다.

 

 

1956년 활성산소설이 제시된 이래 노화의 활성산소 설을 뒷받침 해주는 실험적 결과는 여러 가지가 있다. 기본적으로 정상적인 대사과정에서 부수적으로 생성되는 여러 가지 활성산소들에 의하여 생체구성 성분들이 산화적 손상을 받게 되고 이러한 손상들이 축적되어 노화와 죽음에 이르게 된다는 것이다.

 

우선 기초대사율(basal metabolic rate)과 수명은 반비례 관계에 있다. 왜냐하면 기초대사가 많다는 것은 산소 소비가 많다는 것이고 결국 활성산소의 발생량도 많아진다는 것이다. 이에 관하여 좀더 자세히 살펴보면, 몸집이 큰 동물이 적은 동물보다 오래 사는데 그 이유는 동물이 클수록 단위 체중 당 대사율 즉, 산소소비량이 적다는 것이다. 쥐의 경우 먹고 싶은 데로 먹게 하여 사육한 경우 평균수명은 약 24개월인데 비해, 음식 섭취량을 60%로 줄여서 사육하면 36개월로써 거의 1.5배로 평균수명이 증가됨이 관찰되었다.

이것은 일반적으로 적게 먹어야 오래 산다는 상식과도 맞아 떨어지는 것이다.

다음으로 노화과정이 진행됨에 따라 활성산소에 의한 산화적 손상물들이 증가된다는 것과 항산화제를 처리하거나 항 산화력이 높아지면, 평균 수명이 연장된다는 연구 결과도 노화와 활성산소의 관계를 알 수 있는 중요한 근거이다. 실제로 생쥐의 경우 항산화제의 하나인 mercaptoe-thylamine을 먹이면서 사육하였을 때 평균수명이 24개월에서 31개월로 현저히 증가되었다.

 

효과적인 유산소 운동

심근경색, 협심증, 뇌졸중 등의 중요한 원인인 동맥경화. 이 병은 돌연사로 이어질 위험성이 높고 중 ? 장년층을 중심으로 그 예방이나 치료에 대한 관심이 높다. 이것은 혈액 속의 지질이 산화되거나 세포막 등을 구성하고 있는 불포화 지방산이 산화되어 이물질로 되어서 혈관 내벽에 부착되어 내벽을 변성시킴에 따라 혈관이 경화되어 버린 것이다. 이때 혈중의 지질이나 세포막 성분인 불포화 지방산을 산화시키는 작용에도 활성산소가 관련되고 있다고 한다


암발생은 많은 경우 DNA 손상에서 출발한다. 그런데 앞에 언급했듯이 DNA 손상에 활성산소가 관련된다는 것은 충분히 생각할 수 있다. 또한 암 억제 유전자를 공격하면 손상된 유전자의 암발생을 도와주는 형태가 되어 버린다.


세포 안의 미토콘드리아의 작용에 장애가 생겨 체내의 포도당 이용에 이상이 생기는 병이 있는데 이러한 사태가 생기는 것은 미토콘드리아 유전자에 활성산소가 어떤 상해를 주었기 때문이 아닌가 여겨지는 것이다.
인슐린을 분비하려면 생체 유지에 필요한 에너지 축전지가 되는ATP를 소비하게 된다. 그러나 미토콘드리아 유전자에 장애가 있어서 ATP제조가 저하되면 인슐린의 분비가 약해져 혈당치가 올라간다는 것이다.


일반적으로 만성 위염의 원인에 활성산소가 관여할 수도 있다는 주장이 있다. 만성 위염에서는 염증이 생기고 치유되고 하는 과정이 반복되는 것이 특징인데, 이 경우 몇 번이고 병증을 일으켜 그때마다 생기는 활성산소가 더욱 위벽을 상하게 한다는 것이다.

항산화효소가 풍부한 영양소와 음식물에는 다음과 같은 것들이 있다.   
 
1. 비타민E(토코페놀)

이 영양소는 세포막과 관련이 많기 때문에 인간에게 있어서 가장 중요한 항산화제로 알려져 있다. 견과류·해바라기·시금치·뱀장어·새우·달걀에 많다
 

 2.베타카로틴 - 비타민A의 전구체

  free radical의 반응을 억제하고 그 구조를 파괴하는 항산화제의 역할을 한다. 주황색의 당근, 녹황색채소나 과일류의 녹색, 붉은색을 만드는 성분이다.

 

3.비타민C

수용성 과산화 radical을 제거하고 또 환원된 비타민 E를 재생시키는 역할도 한다. 과일·푸른 잎채소·감자·고추에 들어 있다.

 

4.셀레늄
유독한 중금속을 공격해 소변으로 배설되도록 한다. 나쁜 지방과 알코올, 니코틴 등의 독소를 제거하는 역할도 한다. 셀레늄이 없으면 신체 조직에 비타민이 흡수될 수 없다. 해바라기씨·버섯·곡식·마늘·참치·굴에 들어 있다.

 

5.마그네슘

 미토콘드리아를 보호한다. 이것이 부족하면 노화 과정이 현저하게 빨라진다. 정미되지 않은 곡류(현미 등)·견과류·깨·새우에 들어 있다.

 

<참고자료 : 한복기 / 국립보건원 특수질환부 >