유해산소 5%가 노화에 작용...비타민C가 항산화제 역할
[트래블아이=최치선 기자] 노화란 무엇인가? 노화란 나이가 들어가면서 신체의 구조와 기능이 점진적으로 퇴화되는 것을 의미한다. 태어나는 순간, 늙어 죽을 것을 생각하는 사람은 거의 없다. 아니, 평생 늙지 않을 것처럼 행동한다. 그러나 생물학적으로 생명이 시작되면 그 순간부터 생명의 끝을 향해 나아가게 마련이다. 모체에서 분리되는 순간이 아니라 이미 10개월 전에 생명체는 삶을 시작했고, 태어나는 순간 늙음(노화)의 과정에 진입하게 되는 것이다.
노화는 모든 사람들에게 공통적으로 나타나는 현상이다 (사진=픽사베이)
노화는 모든 사람들에게 공통적으로 나타나는 현상이다. 누구도 노화를 피할 수는 없다. 하지만 같은 나이에도 외모적으로 차이가 나는 경우가 있다. 이 때 나이보다 젊어보이거나 반대로 늙어보인다는 말을 하게 된다.
이렇게 사람들은 다소 다르게 나이가 들지만, 몇몇 변화는 외모와 상관없이 공통적으로 진행된다. 즉 노화 그 자체로 인한 결과다. 따라서 이러한 변화들은 비록 원하지 않지만 정상으로 간주되며 간혹 순수 노화로 불려진다. 이러한 변화들은 충분히 오래 산 모두에게 발생하며 이런 보편성은 순수 노화의 정의의 일부다. 예를 들어, 사람들이 노화함에 따라 눈의 수정체는 두꺼워지고 경직되며, 읽을 거리와 같은 가까운 사물들에 초점을 맞추기 어려워진다(노안으로 불리는 질환). 이러한 변화는 사실상 모든 고령자에게 발생한다. 따라서 노안은 정상적 노화로 고려된다. 이러한 변화들을 기술하는 다른 용어로는 보통의 노화 및 노쇠가 있다.
'바노바기 이왕재 박사 암예측 클리닉'의 이왕재 박사와의 8번째 인터뷰 주제는 노화와 비타민C의 관계이다. 이왕재 박사에게 노화란 무엇이고 비타민C가 노화억제에 어떤 영향을 미치는지 들어보았다. (다음은 이왕재 박사 인터뷰 전문이다.)
이왕재 박사
노화란 신체의 모든 구조와 기능이 쇠퇴하는 것
"노화는 앞서 강조했듯이 신체의 모든 구조와 기능이 점차 쇠퇴하는 것을 말합니다. 즉, 노화는 죽음으로 향하는 과정입니다. 모든 사람은 죽게 마련입니다. 치명적인 사고나 질병이 아니더라도 결국 늙어서 죽는 것이 생명체의 숙명입니다. 따라서 우리 모두 죽음으로 향하는 늙음의 과정이 무엇인지 한 번쯤 생각해볼 필요가 있습니다.
모든 생명체는 제한된 기간 동안만 살게 되어 있습니다. 즉, 수명이 있다는 말입니다. 하지만 수명을 설명하기에는 인간의 삶이 복잡하기 때문에 그리 단순하지가 않습니다. 사는 동안 질병 없이 모든 사람이 자연사를 하면 좋은데 그렇지 못한 것은 수명에 관여하는 요소가 너무 많기 때문입니다. 요즘 보면 많은 경우 사람들이 질병을 앓다 죽습니다. 특히 옛날 기억을 더듬어보면 전세계를 뒤덮은 전염병으로 죽는 사람들이 많았습니다. 현재 코로나19 팬데믹도 비슷한 상황입니다. 결국 수명에 관여하는 많은 요소들을 좀 더 단순화해서 병적 수명과 자연적 수명으로 나눌 필요가 있을 것 같습니다. 분명한 것은 병에 걸리면 빨리 죽기 때문에 병적 수명을 따로 생각해야 합니다. 물론 병적 수명과 자연적 수명을 완전히 분리하는 것은 불가능합니다.
학문적으로 병에 의해 죽는 것을 막는 학문을 장수학이라 하는데 그 주역은 다름 아닌 의학입니다. 좀 더 넓게 보면 오늘날 생명과학 분야가 바로 그 주역이 될 것입니다. 우선 장수학의 측면에서 볼 때 수명을 결정짓는 것은 역사적으로 세 가지가 있는데 1) 마시는 물, 2) 의학의 발전, 3) 영양의 개선입니다.
이렇듯 장수학의 발전으로 수명이 획기적으로 늘었음에도 불구하고 대한민국 국민들은 아직도 죽음을 향해 전진하고 있습니다. ‘깨끗한 물’, ‘의술의 발달’, ‘영양의 획기적 개선’이라는 장수학의 중요한 세 가지의 무기에도 불구하고 노화에 의한 죽음의 과정은 여전히 진행되고 있다는 말입니다.
이때 작동되는 노화의 과정을 이름하여 자연적 노화라는 용어로 정의하고자 합니다. 자연적 노화과정을 논하는 것이, 곧 학문적으로 다루어지고 있는 노화의 이야기입니다. 병적 노화는 의학이라는 영역에서 질병 위주로 다루어지고 있기 때문에 자칫 노화와는 상관없다고 생각하기 쉽기에 차별화해서 언급하고자 합니다.
생물체의 삶을 수명이라는 측면에서 생각해볼 때, 동물마다 수명이 다르게 나타나는 이유가 무엇일까요? 예를 들어 실험동물로 많이 사용하는 쥐는 아무리 좋은 조건에서 키워도 3년 정도밖에 살지 못합니다. 반면 장수의 상징인 거북은 학문적으로 밝혀지지 않았을 정도로 수명이 깁니다. 또한 일 년간의 유충 생활을 마친 성충 하루살이는 그 수명이 하루입니다.
이러한 수명의 생물학적 면모를 볼 때, 프랑스 핵물리학자의 지적처럼 수명을 결정하는 데는 유전인자가 작용할 수밖에 없다는 생각이 듭니다. 상식선상에서의 이러한 추론은 많은 의학자나 생물학자에 의해 깊이 있는 학문적 사실로 밝혀지고 있습니다. 최근의 노화이론에서 거의 정설로 받아들여지고 있는 소위 ‘프로그램설(노화유전자설)’이 그 대표적입니다.
노화유전자설이 대표적인 노화이론이다.(사진=픽사베이)
인간이라는 한 개체는 난자와 정자의 만남으로 시작되는 발생의 과정이 수많은 다른 기능을 가진 계통으로 분화해 이루어집니다. 그리고 학문적으로 볼 때, 그 개체가 성장하는 과정은 각각에 해당하는 유전인자의 조절 아래 질서정연하게 이루어지고 있습니다. 그렇다면 어느 순간부터 표현되는 늙음의 과정에도 유전인자가 관여할 수밖에 없는 것입니다.
이처럼 정설에 가까운 이론에도 불구하고 노화과정에 대한 우리의 의문은 쉽사리 사라지지 않습니다. 동물마다 수명이 다른 것은 노화유전자설에 전적으로 의존한다 해도 같은 동물군 내에서 나타나는 수명의 차이를 어떻게 설명할까요? 아프리카의 어느 종족은 평균수명이 쉰 살인가 하면, 동구의 어느 지역은 여든 살을 넘습니다. 이를 보면 각 개체의 수명을 결정하는 데는 노화유전자설 외에 다른 이론도 있어야 할 것이라는 생각이 듭니다.
'유해산소설'...비유전적 노화이론 중 가장 설득력 가져
노화유전자설 외에 현재 학계에서 제기되고 있는 비유전적 노화이론에는 착오설, 교차결합설, 신경생물학적 학설, 유해산소설과 내분비설 등이 있습니다. 이 중에서 많은 학자들이 가장 설득력있게 보는 것은 ‘유해산소설(활성산소이론)’입니다. 미리 분명하게 언급하지만 노화의 유전자 이론과 비유전자 이론은 결코 따로 작동하는 것일 수 없습니다. 서로 긴밀하게 기능적으로 연결되어 있어야만 합니다. 유전자 이론을 구동하는 이론이 비유전자 이론이어야 할 것입니다. 이른바 두 이론이 긴밀히 연결되어 노화의 과정을 완벽하게 구현하는 것이 틀림없다고 생각합니다.
교차결합설은 쉽게 말해 나이가 들면서 겉으로 드러나는 노화현상에 대한 설명입니다. 예를 들어 젊었을 때의 싱싱하고 탄력적인 피부가 나이 들면서 탄력성을 잃고 딱딱해지는 현상을 설명하는 이론이라 할 수 있습니다. 또한 관절의 유연성이 사라지고 눈의 수정체에 탄력성이 줄어 원근조절이 잘 되지 않아 돋보기를 써야 하는 이유를 설명해줍니다.
우리 몸을 이루는 단백질 중에서 가장 많은 것이 콜라젠 단백질입니다. 이러한 단백질 분자와 분자 사이에 교차결합이 생기면 단백질이 굳어지고 이로 인해 탄력성이 소실되게 된다는 것으로부터 교차결합설이 나온 것입니다. 어떤 이유로 이러한 교차결합이 생기는지에 대해서는 아직 뚜렷하게 밝혀지지 않았습니다. 따라서 그 교차결합을 끊을 수 있는 효소를 발견한다면 노화 예방에 상당한 기여를 할 것으로 생각됩니다.
대부분의 비유전자 이론들이 노화의 한 단면을 살핀데 반해, 활성산소 이론은 생명현상의 근본을 살폈다는 데서 가장 강력한 설득력을 갖춘 이론이라 할 수 있습니다. 이 이론에 의하면 생명체가 생명 현상을 유지하기 위해서는 에너지원을 흡수하여 이를 활용해야 합니다. 그런데 그 과정에서 부득이하게 유해산소(일명 발생기산소 혹은 활성산소)가 발생하고, 이것은 정상세포를 끊임없이 공격한다고 합니다. 이로 인해 세포가 노화한다는 유해산소설이 최근 많은 학자에게 가장 각광을 받고 있는 노화이론입니다.
이 이론을 좀 더 구체적으로 생각해봅시다. 인간은 생명현상과 가장 밀접한 관계를 갖는 두 기능, 즉 먹어서 소화시키는 일과 활발하게 호흡하는 일을 통해 에너지원(힘)을 얻습니다.
먼저 먹는 일부터 살펴보면 우리가 먹는 음식을 에너지원으로만 생각한다면 탄수화물, 단백질, 지방질로 나눌 수 있습니다.
그렇다면 탄수화물이란 무엇인가요? 그것은 바로 탄소(C)와 수소(H)의 화합물입니다. 그 안에 포함되어 있는 탄소와 수소의 수에 따라 수많은 종류의 탄수화물이 존재하지만, 결국은 탄소와 수소뿐입니다. 단백질은 탄수화물에 질소(N)가 첨가되어 있을 뿐 궁극적으로는 그 조성에 큰 차이가 없습니다. 그러나 단백질은 근본적으로 에너지원으로서의 기능이 아니라 우리 몸을 이루는 기본 재료 역할을 합니다. 물론 그밖에도 상상하기 어려울 만큼 많은 기능을 하지만, 중요한 에너지원인 탄수화물이나 지방질이 섭취되지 않으면 단백질이 결국 에너지원으로 사용되고 맙니다. 지방질은 궁극적으로 탄수화물과 똑같습니다. 다시 말해 탄소와 수소만으로 이루어져 있지만 그 수가 탄수화물에 비해 월등히 많다는 차이점이 있습니다. 지방질이 탄수화물에 비해 옥탄가가 높은 것입니다.
결국 핵심 에너지원은 탄소와 수소인 셈입니다. 구체적으로 말해 우리가 음식을 섭취하면 호흡을 통해 유입된 산소와 탄소, 수소가 결합하면서 ‘산화’라는 화학작용을 일으키는데 이 과정 중에 에너지(힘)가 나온다는 것입니다.
그런데 탄소와 수소가 산소를 만나 결합할 때 필요불가결한 문제가 제기됩니다. 보통 우리가 호흡한 산소의 75%는 정상적인 산화 과정을 통해 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)을 만들어내며, 이 두 물질은 인체에 전혀 무해할 뿐 아니라 항상성(恒常性) 유지를 위해 없어서는 안 될 물질들입니다. 문제는 나머지 25%가 정상적인 산화 과정을 거치지 않고 불완전한 산화 등의 이유로 결국 유해산소(O-)를 만든다는 점입니다.
유해산소 5%가 인체를 공격해 노화에 작용
더욱 이 유해산소는 매우 불안정하기 때문에 빠른 속도로 다른 물질을 산화시켜 안정된 물질로 변화하려는 성질을 갖고 있습니다. 따라서 유입된 산소 100개 가운데 평균적으로 25개는 살아있는 세포에 치명적인 영향을 미치는 해로운 산소로 변하게 됩니다. 다행스럽게도 그 25개 유해산소 가운데 20개는 우리 몸속에 존재하는 장치에 의해서 스스로 그 독성이 해결됩니다. 그러나 나머지 5개 정도는 계속 유해산소 형태로 남습니다. 그렇게 남은 유해산소는 인체를 공격하게 되고 그로 인해 사람은 오랜 기간 늙어서 죽게 된다는 이론입니다.
유해산소 억제에 비타민C가 항산화작용을 하는 것으로 나타났다.(사진=픽사베이)
유해산소를 쉽게 이해하기 위해 우리 삶 속에서 소독제로 흔히 사용되는 과산화수소를 생각해보면 된다. 과산화수소는 물(H2O)에 산소 하나를 강제로 반응시켜 놓은 것입니다. 그래서 그 화학식이 H2O2입니다.
상처난 부위에 이 물질을 바르면 원래의 물을 남겨 놓고 강제로 반응시킨 산소가 기체상태로 유해산소(O-)가 되어 떨어져 나가는데 그 모양이 거품모양입니다. 즉, 과산화수소를 발랐는데 거품이 생기지 않는다면 소독은 이루어지지 않습니다. 거품의 형태인 이 유해산소가 상처 속의 균을 죽임으로 소독임무가 완성되지만, 한편으로는 노출된 세포도 죽이고 있음을 이해해야 합니다. 이러한 독성을 갖는 유해산소는 우리가 먹고 호흡하며 생명을 유지하는 가운데, 우리 몸속에서 아주 작은 양이지만 계속해서 생겨날 수밖에 없고 그로 인해 인간은 서서히 죽어간다는 것이 이 이론의 핵심입니다.
그래서 오늘날의 과학자들은 만약 그 25%를 모두 해결하지 못하면 인간의 자연적 수명은 30년도 되기 어렵다고 합니다. 그래도 20%는 몸속에서 스스로 해결되기 때문에 다행이지만, 나머지 5%는 계속해서 인간을 괴롭힙니다.
사람이 생명을 유지하기 위해서는 음식물 섭취와 호흡은 필수적인 것이고, 결국 그 5% 때문에 세포가 서서히 죽어간다는 것입니다. 물론 그것은 작은 양이기 때문에 1, 2년은 문제가 없습니다. 그러나 10년, 20년, 30년간 유해산소의 공격을 받으면 인간은 늙어 죽을 수밖에 없습니다. 어떤 사람은 5%의 유해산소로 암이 생길 수 있을 정도로 예민하게 반응하기도 합니다. 결국 우리의 일상 삶 가운데서 발생하는 활성산소의 양을 어떻게 조절하느냐가 노화를 포함해 건강 유지에 필수라 할 수 있습니다.
활성산소 이론이 근거가 되는 몇 가지 예를 살펴보고 그 이론의 당위성을 살펴보고자 합니다. 즉, 활성산소의 발생과 수명이 갖는 관계를 살펴볼 수 있는 삶의 예들을 들여다보면 다음과 같습니다.
소식을 해야 장수한다는 옛 어른들의 말씀은 이 이론에 입각해서 볼 때 진리이고 실제 과학자들은 정확하게 그 사실이 진리임을 동물실험을 통해 밝혀냈습니다. 즉, 25% 정도 덜 먹인 생쥐가 100%를 다 먹은 생쥐에 비해 오래 살았다는 사실과 그 학문적 배경까지 밝힌 바 있습니다.
산소의 농도가 그 높이에 반비례하여 줄어드는 고산지대에 장수촌이 존재하는 이유도 활성산소이론과 결부시켜볼 만한 가치가 충분히 있습니다.
더 재미있는 것은 건강을 위해 열심히 뛰는 것이 오히려 수명을 단축시킬 수 있다는 점입니다. 이에 대한 힌트는 전문 마라톤 선수들의 수명이 짧다는 사실을 포함하여 전문 운동선수들의 수명이 통계적으로 유의할 정도로 짧다는 사실에서 얻을 수 있는데, 이 또한 활성산소이론의 과학성을 분명하게 뒷받침해줍니다.
유해산소(활성산소)는 살아있는 세포에 치명적인 영향을 미칩니다. 수돗물 소독에 사용되는 염소나 소독약으로 쓰이는 과산화수소(H2O2)가 유해산소의 원리를 이용한 것임을 감안해볼 때, 그리고 오존(O3)이 무서운 이유도 안정된 산소(O2)와 유해산소(O-)를 내기 때문임을 이해하면 이들이 살아있는 세포를 죽일 수 있는 무서운 물질임을 금세 알 수 있습니다. 인간이 음식을 섭취하며 살아가는 동안 이러한 물질은 필연적으로 생길 수밖에 없으므로, 우리 몸은 보이지는 않지만 계속해서 생겨나는 유해산소의 공격을 받을 수밖에 없습니다.
현대의 많은 의학자가 앞다투어 이 물질을 연구하는 이유는 인간의 노화 과정이 이 물질에 의해 가속화되고, 또한 암과 같은 질병이 유발되는 것은 아닌가 하는 의문 때문입니다. 사실 이 유해산소는 노화의 주범이지만 인체 내에서 많은 생명현상에 자극제가 되기도 하고 발전적 파괴의 주인공 노릇을 하기 때문에 반드시 항상 나쁘게 작용한다고 생각할 이유는 없습니다.
항산화제가 유해산소 억제...비타민C가 대표적 항산화제 작용
그렇다면 이 유해산소를 억제시킬 수 있는 방법은 없을까요? 유해산소는 다른 물질을 해롭게 하기 때문에 그 전에 그것을 막을 수 있는 어떤 물질을 먹으면 그것을 무력화 혹은 중화할 수 있습니다. 유해산소를 억제시킬 수 있는 물질을 총칭하여 항산화제라 합니다. 그리고 항산화제 역할을 하는 대표적인 것이 비타민C 입니다.
비타민C가 그런 일을 할 수 있는 것입니다. 비타민C가 독성이 적고 수용성인 이유가 바로 거기에 있는 것입니다. 많은 학자들이 유해산소가 갖는 강한 산화력을 제거하면 노화 과정을 어느 정도 저지할 수 있다고 말합니다. 물론 정상적으로도 특정한 효소에 의해 활성산소가 제거되지만, 그것이 완벽하지 못하기 때문에 비타민C나 비타민E 같은 항산화제 복용을 권유하는 것입니다.
결론적으로 오늘날 과학자들이 주장하는 노화이론은 매우 다양하지만, 아직까지 가장 설득력이 높은 것은 ‘활성(유해)산소이론’입니다. 이것은 노화이론뿐 아니라 스포츠 의학에 이르기까지 의학의 전범위에서 다양하게 적용되고 있기 때문에 노화이론의 핵심이라고 할 수 있습니다.