활성산소(Reactive oxygen species, ROS)

지구상의 대부분의 생물들은 산소를 이용해 호흡을 한다. 이러한 호흡의 주체는 미토콘드리아(Mitochondria)이다. 세포 내 소기관인 미토콘드리아에 있는 전자전달계(Electron transport chain)는 전자를 산소로 보내 에너지를 생성하고, 전자를 받은 산소는 양성자(H+)와 함께 물이 된다. 이 과정에서 일부는 물이 되지 않고 전자만 받아 자유라디칼(Free Radical)이 되는데 이것이 체내 호흡과정에서 주로 생기는 활성 산소의 일종인 초과산화물(Superoxide)이다. 이 라디칼들은 불안정하고 높은 에너지를 갖고 있어 신체의 다른 분자들과 쉽게 산화반응을 일으킬 수 있으며 산화작용을 하면 세포와 단백질, DNA가 손상되어 세포 구조나 신호 전달 체계에 이상이 발생한다. 또한 체내 유전자에 손상을 주고 산화콜레스테롤을 만들며 암, 당뇨, 심장질환, 고혈압 등 각종 성인병을 불러일으킬 뿐 아니라 노화를 촉진하는 원인이 된다. 활성산소가 많이 발생할수록 세포의 변성과 손상이 커지면서 결국 질병이 생기게 되는 것이다. 노화를 유발하는 질병 중 90%는 활성산소와 관련이 있다.

 

활성산소의 본래 역할이 체내에 들어온 세균이나 바이러스 등 유해 성분을 파괴해 우리 몸을 지키는 것이지만 활성산소의 양이 지나치게 증가하면 오히려 인체를 공격하는 물질이 된다. 정상 상태에서 활성산소는 필요한 만큼 생성되고 너무 많으면 제거되면서 균형을 이루지만 활성산소의 생성이 많아지고 활성산소를 제거하는 능력(항산화기능)이 감소하게 되면 체내 활성산소의 농도가 증가하여 산화 스트레스 상태에 놓이게 된다. 산화 스트레스는 만성피로, 고지혈증, 동맥경화증, 심장질환, 말초혈관질환, 알레르기성 피부염, 암, 노화 및 신장질환을 일으키는 원인이 되고 기존에 있던 질병을 악화시킨다. 그러므로 활성산소의 항상성을 유지하는 것은 세포 성장과 생존에 매우 중요하다.

이렇게 활성산소는 지금까지 단순히 단백질이나 DNA, 지질 등을 산화시켜 세포괴사를 일으키는 역할을 하는 물질로 인식되어 왔지만 몸속에 침입한 바이러스를 백혈구가 잡아먹기 쉽게 약화시키거나 죽이는 역할을 하고 또한 면역기제를 활성화시켜 면역체제를 강화하고, 식사를 한 뒤 혈당이 높아지면 '인슐린을 분비하라'  '렙틴 호르몬을 분비하라', 운동 후 '손상된 세포를 복구하라` 등의 신호를 보내는 세포 신호 전달, 당뇨병 억제, 퇴행성 관절염 완화 등의 기능도 한다. 또한 항생제를 사용했을 때 면역력이 크게 떨어지는데 그 원인이 활성 산소를 분해할 수 있는 미생물이 살아남아 활동하게 되고 활성 산소의 농도가 감소하면서 면역력이 떨어진다는 것이다. 그러므로  최근의 연구에서는 활성 산소를 적정 수준으로 유지할 필요가 있다고 말한다.   

 

활성산소가 생기지 않도록 막을 순 없다. 활성산소는 정상적인 인체 대사 과정에서 끊임없이 만들어지는 물질로 우리가 호흡하는 산소의 2~5% 정도는 활성산소로 바뀐다. 미토콘드리아가 산소를 이용해서 에너지를 만들어내는 이상 활성산소는 필연적으로 발생할 수밖에 없다. 몸 안으로 들어간 각종 영양소들은 산소와 결합할 때만 에너지로 바뀌는데  섭취한 음식물이 소화되고 에너지를 만들어 내는 과정이나, 격렬한 운동을 할 때나 과도한 스트레스를 받을 때, 우리 몸 안에 들어온 세균이나 바이러스를 없애는 과정에서 부산물인 활성산소가 계속 만들어지는 것이다. 문제는 활성산소가 인체에 과다하게 축적될 경우 발생한다. 즉 인체는 과다한 활성산소를 제거할 수 있는 SOD(superoxide dismutase), 카탈레이스(catalase) 등 다양한 효소와 비타민 A, C, E, 카로티노이드류, 글루타치온, 멜라토닌, 폴리페놀류 등 많은 항산화물질을 가지고 있지만 여러 가지 이유로 적정치를 넘게 되면 활성산소는 치명적인 반응과 질병을 일으킨다.

 

과다한 활성산소의 생성을 막기 위해서는 우선 식습관부터 고칠 필요가 있다. 과식·폭식, 가공식품의 지나친 섭취를 줄여야 한다. 금연, 과도한 스트레스 줄이기, 규칙적인 생활습관, 항산화 작용을 하는 성분이 함유된 천연식품을 꾸준히 섭취하는 것도 활성산소를 없애는 데 도움이 된다. 항산화제의 섭취도 도움이 된다. 항산화제는 생물의 생체 분자나 조직 대신 산화되어 조직을 보호하는 역할을 한다. 이러한 항산화제는 산화된 이후에 다시 환원되어 조직을 보호할 수 있도록 재생되므로 권장량 이상 과량으로 먹을 필요가 없다. 황산화제의 대표적인 예로는 비타민C, 베타카로틴, 셀레늄, 글루타치온, 비타민E 등이 있다.