운동한다고 늙으면 안되지 (활성산소)

근육 세포의 엔도좀에서 생성된 활성산소(연두색 부분).<출처: 미국심장협회>

운동 좀 하려고 마음먹었더니... 노화가 촉진된다는? 

활성산소란? 

사람의 호흡을 통해 체내로 들어온 산소의 산화 과정에서 생성되는 몸에 좋지 않은 여분의 산소를 말한다. 활성산소는 체내의 정상 세포를 공격하여 노화나 각종 질병의 원인으로 작용한다. (feat. 네이버 지식백과)

우리가 호흡한 산소가 에너지를 만들고 물로 환원되는 과정에서 나타나는, 산화력이 수천배 높은 산소 찌꺼기를 말한다고 한다.

Oxygen Free Radical

적당량의 활성산소는 세균이나 이물질로부터 우리 몸을 지키지만 너무 많이 발생하면 정상 세포까지 무차별 공격해 각종 질별과 노화의 주범이 된다는... 

동맥경화, 암 등 현대 질병의 90% 이상이 활성산소가 원인으로 거론되며, 노화의 원인설로 가장 강력하게 대두되고 있는 무서운 것.

물론 최근에는 반대되는 연구도 있다고 하니, 무조건적으로 나쁘다고 생각할 필요는 없겠지만 조심한다고 나쁘진 않을 듯.

화학적으로 살펴보면

일반적인 공기중의 산소는 삼중항 산소 Triplet oxygen 3O2로 2개의 홀전자를 가지면서도 안정한 편이나, 산소가 변해 불안정한 상태가 되면 다른 성질을 띤다. 

이를 활성산소종 Reactive oxygen species 이라고 하는데, 과산화수소 H2O2, 초과산화이온 O2-, 수산화라디칼 .OH 등이 대표적. 

체내에서 과산화수소의 분해결과 생성되는 수산화라디칼은 병원체 등을 공격하는 소독약 역할을 수행하지만, 문제는 이것이 우리 몸에 필요한 분자들까지도 무차별 공격한다는 것. 

수산화라디칼은 오존이나 과산화수소보다 더 큰 산화력을 가진 물질인데, 산화력이 크다는 것은 다른 물질을 쉽게 변형시킬 수 있다는 의미이다. 

라디칼은 쌍을 이루지 못한 전자를 포함하는 원자, 이온, 분자를 말하는데, 일반적으로 전자는 쌍으로 존재하려는 경향때문에 홀로 있으면 다른 분자들과 반응하려는 경향이 크다. 그래서 대부분의 경우 라디칼은 불안정하고 수명이 짧다. 

단, 이때 라디칼을 안정시킬 수 있는 분자구조인 비타민E 또는 멜라닌과 같은 분자구조의 한 부분으로 있을때는 오랫동안 홀로 존재할 수 있다고 한다. (이러한 성질이 활성산소를 막는 항산화 물질의 힌트)

운동할때 왜 활성산소가 생겨?

인간은 숨을 쉬기때문에 가만히 누워만 있어도 활성산소가 생성된다고 한다. 

운동과 활성산소의 관계를 보면, 운동강도가 높을 수록, 지속시간이 길 수록 에너지가 더욱 많이 필요해지고, 그에 따라 산소 사용량이 증가하니 당연히 가만히 있을때보다 활성산소가 많이 생겨날 수 있다. 

하지만, 

건강한 몸에서는 정상적인 에너지 생산과 불필요한 물질을 해독하는데 필요한 만큼의 활성산소만 남기고, 나머지는 없애는 자율체계가 존재한다. 바로 항산화 효소인 SOD, Super oxide dismutase를 분비하는 것. 

기본적으로 우리 몸은 안정적인 산소분자로 미토콘드리아 전자수송계를 거쳐 에너지를 만들고 물을 만들어 내는데, 이 과정에서 산소는 매우 효율적으로 환원되지만, 약 1% 에서 조건에 따라 15%까지의 산소는 활성산소와 물이 된다고 한다. 

1978년 운동이 산화적 스트레스를 유발한다는 보고가 처음 나왔는데, 최대산소섭취량의 60%로 1시간 동안 지구성 운동을 하면 지질과산화에 따른 활성산소 생성이 증가된다고 보고했고 이때 비타민E를 투여하자 이 현상이 감소되었다고 한다. 

그럼 산소 섭취(?)를 최소화 해야 하는거 아님?

운동을 하면 산화스트레스의 축적으로 활성산소가 증가할 수 있으나, 인체는 자율적으로 이를 조절하는 능력을 키울 수 있게 된다. 즉, 산화 스트레스 축적을 억제하는 적응력이 생긴다는 것 (관련 보고도 있음)

운동을 하면 증가하는 활성산소를 막기 위해 항산화 효소가 활성화되어 저항력을 증가시킨다는 것.

참고로, 적정 수준의 활성산소는 근육세포의 분화, 성장 및 발달에 필수적인 신호전달분자로서의 역할도하며, 염증반응으로 손상된 근육 재생에도 중요한 역할을 하는 것으로 보고됨. 

항산화제?

앞서 살펴본 라디칼이 홀로 존재하기 불안정하여 주변 물질로부터 전자를 강제로 빼앗는 경향이 있기 때문에, 라디칼 주변에 있는 DNA, 단백질 등으로부터 전자를 빼앗으며 라디칼 자신은 전자를 받아들여 환원(안정) 되며, 주변에 있는 물질들은 산화(전자를 빼앗김)되는 것이다. 

만약 라디칼이 단백질, 탄수화물, 지방, 기타 필수 물질과 반응하기 전에 제3의 물질과 반응하여 안정된다면 라디칼에 의한 피해를 줄일 수 있다. 이런 물질을 일반적으로 항상화제 Antioxidant 라고 부른다. 

수용성 비타민C 혹은 지용성 비타민E가 대표적 항산화제다. 

(비타민C는 키위/양배추, 비타민E는 아몬드/해바라기씨, 베타카로틴은 당근/토마토, 셀레늄은 각종 해산물에 다량 함유)

이외에도 체내에서 만들어지는 항산화 물질도 있다. 대사 혹은 호흡 과정에서 과산화수소가 생성되고 분해되면서 더 강력한 산화력을 가진 수산화라디칼이 형성될 수 있으나, 과산화수소가 그것을 분해하는 효소인 카탈라아제 catalase를 먼저 만나면 수산화라디칼이 형성되지 않는다. 

또 다른 체계로는 글루타티온 분자를 매개로 과산화수소를 분해하는 효소가 있는데, 이것은 셀레늄의 섭취로 효소의 생성을 높일 수 있다. 

세번째로 초과산화 이온(라디칼)을 산소와 과산화수소로 변환해 주는 효소인 SOD, Superoxide dismutase 가 있는데 이것은 구리, 망간, 아연 등의 금속이온이 포함되어 있다고 한다. 

기본적으로 인체는 굉장히 잘 설계된 작품(?)이다. 

활성산소로부터 건강을 지키기 위해 항산화제를 섭취하는 것도 중요하지만, 활성산소 자체가 가지는 긍정적인 효과를 완전히 무시하거나 혹은 항산화제를 맹신하여 과잉섭취하는 것은 인체 균형을 파괴하는 결과를 초래할 수 있을 것 같다. 

실제로 항산화제의 일종인 베타카로틴을 규칙적으로 먹은 사람들의 폐암 발병률이 높다는 연구 결과 등은 아직 항산화제에 대한 우리의 지식이 부족할 수 있음을 시사한다. 

활성산소가 적으면 생명 현상이 둔화됙고, 많으면 생명체가 괴사?

참고로, 

여성호르몬이 항산화효소 증가에 도움을 준다고 하고, 

노화에 따라 항산화효소 체내 분비량이 감소한다고 한다. 

다른 전문가의 의견에 따르면... 

운동 후 발생되는 활성산소는 충분한 수면으로 감소시켜야 한다?

운동에 의해 발생되는 활성산소는 운동 후 산소공급의 일시적 과잉으로 생성되는 것이나, 이것은 인체의 조절 능력으로 관리 가능한 수준이라고 한다. 

활성산소가 문제가 되는 것은 인체에서 새로 활성산소를 만들어 내는 경우일 수 있는데, 예를 들어 백혈구가 염증이나 스트레스 반응에 의해 활성산소를 만들어 내는 것 등이라 할 수 있다. 

근육량을 증가 시키기 위한 근력 운동은 근육에 염증을 유발하고 치유하는 과정의 반복일 수 있는데, 이것은 후자에 해당되는 이야기. 

이때는 충분한 수면을 통해 근육의 미세한 파열 및 젖산축적 등으로 인한 염증 및 스트레스를 감소시켜 주는게 필요함.

강도 높은 운동을 할때는 운동 스케쥴과 함께 충분한 수면 스케줄을 관리하는 노력이 필요할 듯!

SOD 효소를 체내에 주입하면 불로장생 할 수 있을까? 

사실상 단백질은 장에서 흡수되지 않기때문에 SOD를 먹어도 실질적인 효과가 없다고 볼 수 있으나, 여러 연구에서는 SOD가 장에 전달되면 체내 면역 시스템이 SOD를 비롯한 항산화 효소 3총사를 더 많이 분비하도록 하는 기전이 목격되었다고 한다. 정확한 기전은 밝혀지지 않았다고 하나 동물 실험에서 SOD, Catalase, Glutatione Perocidase의 혈내 농도가 비약적으로 증가하는 것이 확인되었다고 한다.

아직은 SOD 가격이 높아 활성화가 안되었지만, 대량 생산이 가능해 진다면 중장년층의 항산화 능력을 되찾아 주는 명약이 될 수 있을 듯!

결론. 

활성산소는 너무 많아도 문제지만 없으면 나쁜균을 물리치는데 우리 몸이 힘들어지므로, 항산화제가 포함된 자연 식품을 자주 섭취하고 규칙적으로 운동하는 것이 좋다는 것.