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효소enzyme 활성산소란 없어서도 안 되지만, 필요이상으로 생성되면
2013-08-23 14:10:45
이엠생명과학연구원

활성산소란 없어서도 안 되지만, 필요이상으로 생성되면 그 여분은 정상적인 세포나 조직에 여러 가지 장해를 주게 되는 것이다. 그렇기 때문에, 우리들은 태어날 때부터 호흡하여 산소를 체내로 계속 들임에도 지금도 실제로 힘차게 펄떡이고 있다.

 


체내에서 활성산소가 발생하고 있는데도, 신체는 그다지 데미지를 받고 있다는 느끼지 못한다. 그 이유는, 생체방어기구로서 과잉으로 만들어내는 활성산소를 제거하는 능력을 가지고 있기 때문이다. 즉 생물은 활성산소가 발생하자마자 차차로 제거하도록 <항산화물질>을 만들어 내는데 성공했기 때문이다.

 


이 항산화물질을 스카빈자(Scavenger)라고 한다. 스카빈자에도 여러 가지 종류가 있으며, 그 특성도 다르지만, 과잉의 활성산소를 제거하기 위해서 신체의 각부에 배치되어, 소위 방위군으로서 스카빈자가 활약하고 있는 관계로, 우리들은 태연하게 산소의 대기(大氣)하에서,  계속해서 호흡을 할 수 있는 것이다.

 


이와 같이 스카빈자가 활성산소를 소거하는 작용을 항(抗)산화작용이라 한다.   활성산소를 제거하는 스카빈자 중에서, 가장 중요한 위치를 차지하는 것이 효소군(酵素群)이다. 이 효소에는 SOD,(Super-Oxide-Dismutase)  카탈라아제, “글루타티온-퍼 옥시다아  제” 등이 있다.

 


이 중에서도 SOD는 효소스카빈자의 대표이며, 활성산소 중에서도 가장 일반적인 슈퍼옥사이드 음이온(O2-)을 특이적으로 산소와 과산화수소로 변환하는 촉매이다. SOD는   프리드비치 와 막코드(Makkodo)에 의해서 1969년에 발견되었다. 이 발견으로 활성산소에 관한 연구가 비약적으로 발전하게 된 것이다.

 


그 들은, 소(牛)의 적혈구에서 구리(Cu)와 아연(Zn)을 함유한 SOD를 얻었다. 이 SOD는 생체 내에 널리 분포하고 있다. 또 망간이나 철을 함유한 SOD도 보게 되어, 어쨌든 금속이 활성중심을 이루고 있는 점에는 차이가 없다.

 


식물도 동물도 활성산소에 의한 산화스트레스에서 자신을 지키기 위해, 이 SOD를 만들 능력을 가지고 있다. 슈퍼옥사이드-음이온(O2-)의 불균화반응에서 생성하는 과산화수소(H2O2)는 곧바로 카타라아제(catalase)나 “글루타티온-퍼옥시다제”에 의해서 최종적으로는 살아있는 생물에 있어서 무해한 물로 변하게 된다.

 


이들 효소계의 스카빈자는 체내에서 만들어지는 단백질에서 생긴 고분자의 항 산화물이며, 인간과 함께 살아가는 “생물”인 것이다. 나이를 먹고, 인간도 쇠약해지면 여기에 수반해서 이 효소(SOD)도 능력이 감퇴하는 것이다. 즉 효소의 능력이 세월과 함께 낮아짐으로서 신체가 쇠약해지는 것이다.

 


노화와 함께 피부에 주름이 생기거나, 신체의 여기저기가 아프기 시작하는 것은, 이 효소의 스카빈자들의 항산화능력이 약해지는 것이 하나의 원인이라고 여긴다. 최근, 생물의 수면과 SOD활성능력과의 상관성이 인정되어 있다.

 


예를 들면 여러 동물의 수명과 간장의 SOD활성을 비교하면, 사람의 수명을 약 80~100년을 하고,  간장(肝腸)에 의한 SOD효소활성을 1로 하면, 고릴라나 침팬지가 0.6 (40년), 원숭이 0.4 (30년), 쥐 0.03(1~2년)이 된다.

 


SOD활성이 높을수록 활성산소의 소거가 빠르고, 수명을 연장시키는 작용이 있다고 알려져 있다. 사람의 경우, 다른 영장류에 비해, 2배 이상의 SOD를 가지고 있다. 즉 활성산소의 발생량이 우리들의 항산화물처리 능력범위 내에 있다면, 우리들에게 주어진 잠재수명을 전부 살 수 있을 것이다.

 


활성산소를 제거하는 스카빈자로서, 효소계의 기타 단백질, 생리적 생성물, 저(低)분자화합물 등이 있다. 이와 같은 작용을 하는 단백질로서는, 트랜스페린(transferrin), 세루로-플라스민, 알부민 등이 있으며, 이들 단백질은, 과산화수소(H2O2) 으로부터 최강의 활성산소인 “히드록시-라디칼”을 유발하는 금속이온을 봉쇄하거나, 효소스카빈자의 보좌역으로서 활성산소를 격퇴한다고 알려져 있다.

 


또 생체 내에서 만들어진 스카빈자에는 요산과 “비리루빈”이 있다. 그러나 이들이 우리들의 체내에서 만들어져 나온 항(抗)산화물만으로는 활성산소의 공격에 대한 완전한 방어력이 되지 않는다. 그래서 부족한 부분을 식품에서 보충할 필요가 있다. 즉 비타민이나 미네랄 등 저분자 항산화물이다.

 


개나 고양이는 자신의 체내에서 비타민C(아스코르빈산)나 비타민E를 합성하는 것이 가능하기 때문에, 필요할 때에, 필요한량만큼 비타민이 신체 내에서 만들어진다. 그러나 우리들 인간은 진화의 과정에서 그 능력을 잃고 말았다. 그래서 항상 비타민이나 미네랄을 식품에서 섭취하지 않으면 안 된다.

 


비타민C는 세포 밖에서 활성산소를 처리하고, 그 위에 비타민E의 항산화 작용을 강화시키는 작용을 한다. 비타민E는, 간장이나 지방조직 등에 축적되어, 활성산소에 의해 세포막이 산화되고, 파괴되는 것을 방어하는 역할을 하고 있다. 호박, 당근, 피망 등의 녹황색 야채에 많이 함유한 β-카로틴은 비타민E에도 필적하는 높은 항(抗)산화력을 가졌으며, 활성산소에 의한 산화장해를 막고, 노화도 방지한다고 알려져 있다.

 


그럼에도, β-카로틴은 체내에 흡수되면 비타민A로 변화할 수 있다. 이 β-카로틴의 계열에는 α-카로틴, 라이코핀, 루틴, 그로밍 등이 있어, 이들은 여러 가지 녹황색야채에 함유되어있다. 비타민 계열이외에도 우리들이 식품에서 섭취할 수 있는 제품, 신체의 항(抗)산화력을 강화시키는 저분자 항산화물질은 주위에 많다.

 


예를 들면 녹차, 홍차, 우롱차에 함유한 가데킨(탄닌), 여러 가지 향신료에 페놀이라 부르는 항산화물질, 그리고 식물이나 과일에는 황색색소 계인 플라보노이드가 있다. 또 카로틴이나 플라보노이드 같은 항산화물질이 녹황색야채나 과일에 풍부하게 함유되어 있는 이유는 어디에 있는가?

 


이것은, 이들 야채나 과일자체가 생물로서 살아가기 위해서는 반드시 필요하기 때문이다. 즉 광합성작용을 할 때, 과잉의 태양에너지는 식물(植物)의 체내에서 1중항산소(1O2)등의 활성산소를 발생시켜, 식물의 세포를 손상하기 때문에, 제거하지 않으면 안 되기 때문이다.

 


“카로틴이”나 “플라보노이드”는 그때 생긴 활성산소의 제거제로서 작용한다. 이것은 사람의 체내에서 발생하는 활성산소를 SOD나 카타라아제 등의 스카빈자가 제거하는 것과 동일하다.

 


또 미네랄이라는 무기질이다. 필자가 오래 동안 연구한 바에 의하면, 미네랄만큼 강력한 항산화작용을 가진 스카빈자가 없는 성 싶다. 미네랄은 미네랄자신이 항산화작용을 가지기도 하고, 또 단백질과의 결합으로 금속 착체를 형성하여 강력한 항산화작용을 가진다. 그리고 지방과는 결합하여 침전(沈澱)해버린다.

 


미네랄은 생리기능의 조정자로서 근래에 많은 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 구리(Cu), 아연(Zn), 망간(Mn) 마그네슘(Mg), 철(Fe), 셀레늄(Se) 등은 강력한 활성산소 소거제이며, 스카빈자다. 이들 중 구리와 아연은 체내에서 라는 항산화제를 만들어 체내에 발생한 대부분의 활성산소를 제거한다.

 


이 구리와 아연의 착체(錯體)는 일종의 항산화효소다. 이들은 세포의 대사 작용에서 발생한 과잉의 활성산소를 무독화 한다. 특히 작용장소는 세포질에서다. 또 망간(Mn)은 같은 방법으로 를 형성한다. 이 효소는 세포내의 에너지생산 공장인 “미토콘드리아”에서 활성산소를 제거하고 있다. 즉 작용장소가 주로 미토콘드리아다.

 


셀레늄(Se)은 카타라아제라는 항산화효소의 활성화 중심에 있다. 카타라아제는 셀레늄이 없다면 효소자체가 만들어지지 않는다. 이 효소는 대사 중에 발생한 과산화수소(H2O2)를 제거한다. 미네랄은 이와 같이 직접적으로 또는 간잡적으로 인체 내에 발생한 과잉의 활성산소를 제거하는 데 중심적인 역할을 담당하고 있다.




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