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효소enzyme 운동과 항산화효소
2013-08-22 15:53:12
이엠생명과학연구원

운동과 항산화효소

 

 

인간의 생존과 활동을 위한 충분한 에너지(ATP)를 공급하기 위하여 인간은 주로 탄수화물과 지방의 대사에 의존하는데, 탄수화물은 세포 속에 산소가 충분할 때 훨씬 많은 에너지를 생산하며 특히 지방은 세포 속에서 산화되어야만 에너지원으로 쓰일 수 있다. 이와 같이 인간은 세포 속에 산소를 공급하지 않으면 살아갈 수 없는 것이다. 그런데 그 에너지 생산을 위한 체내 산소대사의 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 Superoxide(O2-), hydroxyl oxygen 등 유해산소는 1백만-10억분의 1초 동안 생겼다가 없어진다. 이처럼 짧은 시간이지만 유해산소는 세포막을 형성하는 주성분인 지질의 과산화현상을 일으켜서 세포막을 파괴하고 신호전달 체계를 망가뜨리거나 적혈구를 파괴하기도 한다.

 

세포 내의 미토콘드리아에서 일어나는 전자전달계 과정에서 ATP와 유해산소인 free radical이 만들어지는데 산소의 환원과정은 다음과 같다.

 

O2 + 1e   superoxide (O2-)

 

O2 + 2e   H2O2 (hydrogen peroxide)

 

O2 + 3e   OH

 

O2 + 4e   H2O

 

McCord는 그의 연구에서 정상적인 호흡 시에 25개의 산소분자가 환원될 때마다 1개의 유해산소(free radical)가 생성되며, 체온이 상승되고 에피네프린의 농도가 증가하면 유해산소의 형성이 증가된다고 보고했고, 하루야마 시게오가 쓴 '뇌내혁명'에서는 갑자기 격한 운동을 하거나 화를 내면 부신수질에서 노르에피네프린이 분비되어 갑자기 모세혈관이 수축하여 혈액의 흐름이 순간적으로 멈추었다가 다시 흐르게 되는데, 이 때 혈액이 재 관류하면서 유해산소가 가장 많이 발생하게 된다고 하며 이 때 발생한 유해산소가 세포를 공격하여 유전자에 상처를 입힌다고 주장하고 있다.

 

사실 지질의 과산화화(lipid peroxidation)는 세포막에서 지속적으로 일어나는 생리작용으로 불포화지질의 산화적 손상을 의미하며 이 반응이 극심한 경우에는 다양한 질병으로 진전될 수도 있다. 특히 불포화 지방산이 가장 과산화화 되기 쉬운 것으로 알려져 있다.

 

지금까지 항산화효소(antioxidative enzyme)가 풍부한 음식을 섭취하는 것은 암이나 심장병 등의 발병가능성을 줄여준다고 생각되어왔으며 항산화효소가 신체의 노화현상을 지연시킨다는 연구보고도 있다. Free radical의 형성과 그에 따르는 지질의 과산화화(lipid peroxidation)는 운동시에 일어나는 산소섭취량의 증가에 따른 자연스러운 결과라고 할 수 있다. 그러므로 항산화효소가 풍부한 음식을 섭취하면 운동 중에 생산되는 과산화물을 해독시키고 아주 격렬한 운동에 의하여 야기되는 근육손상의 정도를 줄일 수도 있을 것이라고 예상하고 있다.

 

이러한 항산화효소가 풍부한 보충제로는 알파 토코페롤(α-tocopherol)과 같은 지용성 비타민 E, 베타 카로틴(β-carotene), 수용성 비타민 C, 셀레늄(Se), 녹차, 클로렐라, 녹황색 야채 등이 있다고 한다. 그 중에서도 비타민 E는 세포막과 관련이 많기 때문에 인간에게 있어서 가장 중요한 지용성 항산화제(antioxidant)로 알려져 있다. β-carotene은 free radical의 반응을 억제하고 그 구조를 파괴하는 항산화제의 역할을 한다. 비타민 C는 수용성 과산화 radical을 제거하고 또 환원된 비타민 E를 재생시키는 역할도 한다.

 

항산화효소의 종류와 그 기능은 다음과 같다.

 

catalase ( 2H2O2 → 2H2O + O2 )

 

superoxide dismutase(SOD)

O2- + O2- + 2H+ → H2O2 + O2

 

glutathione peroxidase

H2O2 → 2H2O

ROOH → ROH + H2O

 

이와 같이 항산화효소는 유해산소(free radical)가 생기면 이를 즉시 제거하므로 운동을 하여 산소소비량이 증가하여 체내에 유해산소가 증가한다 하더라도 유해산소의 증가량 이상으로 free radical을 제거하는 항산화효소의 분비가 촉진되어 장기적인 체력훈련은 세포의 노화방지에 긍정적인 효과가 있다고 할 수 있겠다.




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