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효소enzyme 이들 항산화효소는 산화적인 스트레스에 의하여, 유도(誘導)되고 있다.
2013-08-23 13:47:41
이엠생명과학연구원

활성산소를 소멸시키는 효소로서는,

① 과산화수소(H2O2)를 분해하는 카타라아제(Catalase),

② “지질하이드로-퍼옥사이드”(RCOOH)나 과산화수소(H2O2)를 분해하는 글루타티온 -퍼옥시다제

③ 슈퍼옥사이드음이온(O2-)을 무독화 하는 “슈퍼옥사이드-디스뮤타제”(SOD)  

④ “글루타티온-퍼옥시다제”에는 셀레늄(Se)을 함유하는 것(GPx)과,

⑤ 셀레늄(Se)을 함유하지 않는 글루타티온-S-트랜스-페라제(GST)  

⑥ 포유류의 SOD에는, 미토콘드리아의 매트릭스에 국재(局在)하는 “Mn-SOD”와

⑦ 주로 세포질에 존재하는 “Cu/Zn-SOD”가 있다.   

 

이들 항산화효소는 산화적인 스트레스에 의하여, 유도(誘導)되고 있다.

유도메커니즘으로서, 이들 효소의 유전자의 번역(飜譯)영역의 상류에, 산화제에 응답하는 요인이 발견된다.

영양 상태에 따라서도 영향을 받는다. 

 

예를 들면, “에이코사펜타디엔-산”(酸)의 존재 하에서는 GPx(Glutathione Per Oxidase)나 GST(Glutathione S-Transferase)의 활성에 따라서 GSH(Glutathione)의 함량이 증가한다.


활성산소를 노화의 원인이라는 “프리라디칼-설”에 관련하여, 가령(加齡)과 항산화효소의 활성과의 관련이

주목은 되지만, 현저한 변화는 아직 발견되지 않고 있다.

 

활성산소에 대한 생체방어기구로서, 항산화효소와 함께 중요한 역할을 가지고 있는 것은, 항산화물질이다.

항산화물질에는, 금속이온을 불활성화하는 고분자의 금속결합성단백질과 저분자의 활성산소-소멸제(quencher)나 포착제(scavenger)로 되어있다.

 

저분자의 항산화제에는 요산이나 비리루빈같이 체내에서 만들어지는 것과, 아스코르빈산, 토코페롤 같은 비타민이 있다. 

항산화제는 또, 지질과산화의 연쇄개시반응을 일으키지 않도록 하는 ‘예방적항산화제’와, 연쇄성장반응을 절단하는 ‘연쇄절단형항산화제’가 있다.

 

예방적항산화제는 주로 수용성(水溶性) 환원물질이다.

금속결합성단백질과 아스코르빈산(Ascorbic Acid), 요산(Uric Acid) 등이 그대표이다.


‘연쇄절단형항산화제’는 주로 지용성(脂溶性) 환원물질이다. 토코페롤(Tocopherol), 카로틴(Carotene), 유비퀴놀(Ubiquinol=환원형 CoQ) 등이 여기에 속한다.

 

식품 속에는 여러 가지 항산화물이 존재한다.

이들은 식품 내에서 항산화작용만 하는 것이 아니고, 소화관에 흡수되어서, 생체 내에서 항산화작용을

나타내고 있다. 

식품속의 항산화비타민으로서 대표적인 것은 비타민E, 비타민C, 및 카로티노이드(비타민A의 전구체)이다.

이들 비타민을 어느 기간 주어서, 암이나 심근경색의 예방효과를 조사하는 개입시험이, 우리나라뿐만 아니라 세계각지에서도 시행되고 있다.

 

이 이외에, 녹차 등에 함유하고 있는 플라보노이드(Flavonoid)의 항산화제로서의 효과를 보기도 하고, 피틴(Phytin)은 철(Fe)과 킬레이트(chelate) 함으로서 항산화작용을 나타내며, 암의 예방효과가 보고되고 있다. 

 


활성산소와 사람의 질병과의 관계

활성산소가 질병의 원인이 된다는 것이 알려진지가 근래의 일이었다.

암을 비롯한 거의 모든 병인(病因) 활성산소에서 나온다는 것이다.

필자는 비록 의사는 아니지만, 활성산소와 질병에 관한 책을 모조리 사서 읽었다. 

그리고 그 메커니즘을 하나하나 파악해 들어갔다.  

 

우리 신체는 산소(O2)를 이용하는 과정에서, 활성산소를 생성하고 있다.

그리고 또한 아주 치밀한 그 “방어기구”도 가지고 있다.

그러나 활성산소의 생성과 소멸의 밸런스가 붕괴되면, 여러 가지 질병이 유발된다.


허혈(虛血)을 계속하면, 허혈자체에 의해서, 조직손상이 일어난다.

그 다음 재(再)관류(灌流)에 의해서, 급격한 산소부하(負荷)가 걸림으로서, 또 조직손상이 일어난다.

이것을 “허혈재관류장해”(虛血再라灌流障害)라 한다.

 

장기(臟器)로서는 심장, 뇌, 신장, 소화기 등이 활성산소의 장해를 받는다.

 

이 장해에는 ①pH, ②아라키돈 산(Arachidonic acid)대사, ③프로테아제 ④ 칼슘(Ca)등 많은 요인이 관여하고 있지만, SOD라는 효소에 의해서 대부분 경감되고 있기 때문에, SOD가 특히 주목을 받는다.   

뿐만 아니라 ①카탈라아제, ②“철-이온킬레이트제” 히드록시-라디칼(OH?)의 소거제인 ③DMSO (Di-Methyl -SulfOxide=C2H6OS) 등도 활성산소의 소거작용 때문에, 주목을 받고 있다.

 

활성산소의 생성-원(源)으로서, 처음에는 “크산틴-산화효소”(Xanthine-Oxidase)를 주목했지만, 최근에는 오히려 “호중구(好中球)를 주목하고 있다.

허혈성심질환이외에, 소화기질환에 대해서도 많은 연구가 진행되고 있다.  

“소화성궤양”에 대해서도, “크산틴-산화효소”의 저해제인 "알로퓨리놀" (Allopurinol)의 효과나 "DMSO"의 효과를 나타내고 있다.

 “위(胃)점막손상”에 대해서는, 호중구의 활성화인자를 방출하는 H-파이롤리(H-Pylori)균이 주목의 대상이다.

"쇼크"(Shock)나 “파종성혈관내응고증후군”(DIC=Disseminated Intravascular Coagulation)도 순환부전에 기인하여, 조직에 산소가 부족하여 일어난다.


“SOD”나 “카탈라아제”를 투여하거나, “호중구”를 감소시키는 조치를 해 줌으로서, 동물의 “DIC” 유사병태가 저지되기 때문에, 활성산소가 관계하고 있다고 여기고 있다.


위에서 보았듯이, 염증(炎症)을 만드는 활성산소는, 조직의 ‘손상인자’이지만, 그 뿐만 아니라, 호중구, 혈관 내피간의 접착을 야기하는 “메디에이타”(Mediator) 역할도 담당한다고 여기고 있다.


동맥경화는 “콜레스테롤”이 증가함으로서, 증가하는 "저(低)비중리보단백질"(LDL)이 원인이 된다고 했지만, 최근에는 활성산소에 의한 "LDL"의 과산화가, “죽상동맥경화”의 결정적인 인자(因子)의 하나로 떠올랐다.


활성산소 생성의 메커니즘의 하나로서, 당과 아미노산의 갈변방응인 "글리케이션"(Glycation)된 단백질에

의해서, 활성산소 “슈퍼옥사이드”의 생성은, LDL의 과산화와 관계하여, 당뇨병이 생길 때 “세(細)동맥경화”에

관계하고 있다. 

 

“사구체신염”, 네프론-증후군 등의 신(新)질환에, 활성산소가 관련되어 있다는 것도 알려지고 있다.

“혈관간-막세포”인 “메산기움-세포”(Mesangial Cell)는 호중구 등과 똑 같이 활성산소 “슈퍼옥사이드”의 생성에 관여하고 있다.  

또 “알록산-당뇨병”(Alloxan-diabetes)에 있어서도, 활성산소가 관여하고 있음이 증명되었다.

더욱이 "글리케이션"(Glycation)된 단백질에 의해서 생긴 활성산소는 당뇨병합병증에도 관여하고 있다. 

 

“폐포(肺胞)-마크로파지”(Macrophage=대식세포)는 산소농도가 높으면, 활성산소가 생성하여, 호흡기질환으로 이어지고 있다.

산소중독과 “파라코트-폐”(肺) 등은 그 전형적인 것이다.

“호중구” 같은 식세포를 활성화하는 물질, 예를 들면 "리포다당류" (lipo-poly-saccharide=LPS) 등에서도 “성인호흡궁핍증후군”(ARDS) 과 비슷한 병태가 나타난다.  

 

담배연기는 그 자체가 활성산소다.

그래서 기관지염이나 발암을 촉진한다.

활성산소에 관련된 안(眼)질환으로서는, 미숙아망막증이 유명하다.

망막은 활성산소에 대해 아주 민감하게 상해를 입는다.

백내장도 활성산소와 아주 밀접한 관계가 있다.

 

방사선치료, 레이저치료, 퀴논계 항암제를 비롯해서, 암치료는 활성산소를 이용하는 것이다.

유전자 프로그램에 의해서 제어를 받는 세포자살도 활성산소가 관여되어 있다.

이렇듯 거의 모든 질병의 병인(病因)이 활성산소와 관련이 있기 때문에, 활성산소를 이해하는 것은 곧 질병의 병인을 이해하는 것과 다름이 없다. 




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