KISTI의 과학향기

활성산소는 지킬박사와 하이드(?)



노화와 질병의 원인이면서 살균기능 겸비



산소는 사람이 생명을 유지하는데 꼭 필요한 요소다. 산소가 없는 곳에서는 사람이 살 수 없다라는 것은 어린아이들도 알고 있는 가장 기초적인 상식에 속한다. 하지만 산소가 무작정 좋기만 한 것은 아니다.

사람은 산소를 호흡이란 과정을 통해 몸 속에서 에너지를 만드는 과정에 사용한다. 다시 말해 몸 속에 전달된 산소는 세포 속으로 움직여 탄수화물과 지방을 산화, 즉 태워서 분해 시키는 데 사용된다. 이렇게 음식 속의 탄수화물과 지방을 산화시켜야 우리에게 필요한 에너지로 사용할 수 있다. 그런데 산소가 우리에게 에너지만 주는 것은 아니다. 산소는 우리 몸에서 음식물과 결합하는 과정 중에 활성산소(Free Radical)이라는 유해성 산소를 만드는데 이 활성산소는 우리 몸에 질병을 일으키는 원인으로 작용하고 있으며, 최근에는 의학계가 인간 노화의 주범으로 활성산소를 지목하고 있다.



보통 정상적인 산소는 우리 몸 속에서 약 100초 이상 머무르지만 불안정한 활성산소는 100만~10억분의 1초 동안 생겼다가 순식간에 없어진다. 활성산소는 눈 깜짝할 사이에 존재하는 유해물질이지만 반응성이 매우 강해서 순식간에 우리 몸을 공격해 망가뜨린다.



우리 몸을 괴롭히는 활성산소는 초과산화수소이온, 과산화수소, OH(하이드록시 라디칼), 싱클레트 옥시전 등 총 4종류다. 이 가운데 ‘물 분자’에 추가로 ‘산소원자’ 하나를 달고 있는 형태를 지닌 과산화수소는 늘 혹과 같은 산소원자를 상대방에게 건네고 자신은 안정된 물 분자 형태를 취하려는 욕망을 지니고 있다. 그래서 반응성이 뛰어나다.



이런 활성산소들은 우리 몸의 기본단위인 세포의 세포막을 공격해서 원 세포 기능을 상실하게 만들고, 세포 내에 있는 유전자를 공격해서 해당 세포의 재생도 못하도록 막는다. 이는 결국에는 신호전달체계를 망가뜨리거나 면역력을 떨어트려 당뇨병, 동맥경화, 암 등의 체내 질병으로 이어지게 된다. 또한 세포의 재생을 막기 때문에 노화를 유발 또는 촉진시키는 일도 하는 셈이다.



이처럼 호흡하는 과정 중에서 생성되는 활성산소는 자외선이나 방사선, 농약, 살충제, 담배연기 등에 과다 노출될 때 체내에서 그 양이 급격하게 증가한다. 따라서 담배를 피거나 햇빛에 자주 노출될 경우 피부가 늙어 보인다는 말을 하는 게 결코 근거 없는 말이 아님을 알 수 있다.

한 가지 재미있는 사실은 우리 몸이 활성산소를 만들어내 우리 몸을 침투한 세균이나 바이러스를 죽이기도 한다는 점이다. 배윤수 이화여대 분자생명과학부 교수는 작년에 우리 몸의 TLR4란 단백질이 병원균의 체내 침투를 인식하면 소량의 활성산소가 만들어지고 살균기능을 수행한다는 사실을 알아낸 바 있다. 즉 활성산소가 인간에게 필수 성분이면서도 해악을 끼치는 양면성을 지니고 있음을 알아낸 것이다.



그러나 활성산소가 체내에서 살균기능을 끝내면 역시 분비량의 2-3%가 체내에 남게 된다. 이렇게 남은 활성산소는 우리 몸에 좋지 않은 영향을 주는데, 우리 몸의 면역체계는 이들 과잉 활성산소의 공격을 방어해 줌으로써 과잉 활성산소의 영향에서 어느 정도 벗어날 수 있도록 해준다. 우리 몸은 활성산소가 만들어지면 자동적으로 이를 제거하기 위해 항산화 효소인 ‘슈퍼옥사이드 디스뮤타제(Superoxide Dismutase ; SOD)’를 분비해 활성산소를 제거, 몸 밖으로 내보내는 것이다. 이 항산화 효소는 간, 심장, 위, 췌장, 혈액, 뇌 등 모든 부위에 들어있다.



그러나 40대에 접어들면 이런 방어체계가 점점 약화되고 평소에도 스트레스 등 여러 원인으로 몸의 면역체계가 제대로 작동하지 않는 경우가 많다. 그래서 늘 활성산소에 노출되는 경우가 더 많아 노화와 질병으로 이어질 가능성이 크다.



채소, 과일, 비타민C가 활성산소 천적



그런데 최근 활성산소에 대처할 수 있는 항산화물질이 우리 몸의 노화시계를 늦춰준다는 연구결과가 나오면서 관심이 급증하는 추세다. 대표적인 항산화제는 비타민C다. 미국 캘리포니아 버크 노화연구소가 수명을 일주일로 유전자를 조작한 쥐에게 비타민C 항산화제를 투여한 결과 쥐의 수명이 4배가 연장된 사실을 발표했다.



더욱이 신기한 점은 보통 동물의 경우 체중 70kg기준으로 하루에 적게는 5,000mg에서 많게는 20,000mg의 비타민C를 체내에서 생합성해 활성산소를 제거하고 있다는 것이다. 따라서 학자들은 사람도 이와 비슷한 양의 비타민C를 복용하는 것이 활성산소를 제거하는 데 도움이 될 것이라고 설명한다.



이외에도 비타민, 마늘, 양파, 고추냉이, 무, 브로콜리, 땅콩, 아몬드, 상추, 풋고추, 양배추, 멜론, 수박, 살구, 딸기, 오렌지, 귤, 포도, 자두, 토마토 등 채소와 과일, 그리고 적포도주, 녹차, 홍차 등이 이런 항산화제 구실을 한다. 또한 음식을 적게 먹어야 한다. 음식을 많이 먹게 되면 더 많은 산소를 필요로 하게 되고 따라서 유해산소도 많이 발생하기 때문이다.



한편, 적당한 운동은 면역기능 유지와 건강에 도움을 주지만 적당한 운동을 넘어서 심한 운동을 하는 경우에는 다량의 활성산소가 만들어지기 때문에 몸에 해롭다고 한다.



우리 몸에 도움이 되기도 하고 해가 되기도 하는 활성산소.

위에서 설명한 항산화 음식과 함께 적당한 운동으로 겨우내 움츠렸던 몸과 마음을 씻어 보는 것은 어떨까? (글: 서현교 - 과학칼럼니스트)