「활성산소는 세포를 손상시킬 정도로 해로운 물질이라면, 우리 몸은 왜 이를 완전히 제거하지 않고 계속 생성되도록 두는 것일까? 또한 활성산소가 실제로 해로운 물질인 것은 맞을까?」

조사 결과, 활성산소(ROS)는 과도하게 생성될 경우 실제로 세포와 생체분자에 손상을 일으킬 수 있는 물질인 것이 맞다. Sies와 Jones는 2020년 Nature Reviews Molecular Cell Biology에 발표한 리뷰 논문에서 ROS의 생성이 과도해지면 분자적 손상인 ‘산화적 스트레스(oxidative distress)’가 발생한다고 설명했다. 그러나 동시에 ROS는 정상적인 생명 활동에서도 존재하며, 낮은 생리적 수준에서는 세포의 대사 조절과 스트레스 반응 등에 관여하는 신호 물질로 작용한다고 밝혔다. 따라서 활성산소는 단순히 ‘해로운 물질’로만 분류할 수 없으며, 생성량과 조절 상태에 따라 정상적인 기능 또는 세포 손상과 관련될 수 있다.

또한 우리 몸이 활성산소를 제거하지 못하는 것도 아니다. Jena 등은 2023년 Biomedicine & Pharmacotherapy의 리뷰 논문에서 세포가 ROS에 지속적으로 노출되기 때문에 이를 중화하고 조절하는 방어 체계를 갖추고 있으며, 대표적으로 SOD(슈퍼옥사이드 디스뮤타아제), 카탈레이스, 글루타티온 퍼옥시다아제(GPX) 등의 효소가 ROS 제거에 필요하다고 설명했다. 즉 우리 몸은 활성산소를 완전히 방치하는 것이 아니라 지속적으로 생성과 제거를 조절하고 있는 것이다.

그렇다면 왜 아예 활성산소를 0으로 만들지 않는가에 대해서는, 활성산소가 일부 정상적인 생리 기능에 사용되기 때문이라는 근거가 있다. 특히 El-Benna 등은 2005년 Archives of Immunology and Therapy Experimental에 발표한 논문에서 식세포가 NADPH 산화효소를 통해 ROS를 생성하며, 이러한 ROS가 다른 항균 물질과 함께 병원체를 방어하는 체계의 일부라고 설명했다. 또한 이 효소의 기능 이상으로 ROS를 제대로 생성하지 못하는 만성 육아종병에서는 심각한 세균·진균 감염이 나타날 수 있다고 제시했다. 따라서 활성산소는 과도할 경우 주변 조직까지 손상시킬 수 있으므로 엄격한 조절이 필요하지만, 일부 상황에서는 우리 몸이 정상적인 세포 신호와 면역 방어를 위해 활용하는 물질이기도 하다.

마지막으로 “활성산소가 생긴 세포를 면역 작용으로 죽이면 되지 않을까?”라는 의문에 대해서는, ROS가 조금 생성되었다는 사실만으로 세포 전체를 제거하지는 않는다는 점이 중요하다. 정상적인 세포 대사 과정에서도 ROS가 생성되며, 세포는 우선 항산화 효소 등을 이용해 ROS를 조절한다. Jena 등의 리뷰는 세포가 ROS에 적응하기 위해 이를 중화하는 방어 기전을 갖추는 동시에 ROS를 신호 물질로도 이용하며, ROS와 세포의 생존·사멸 과정이 서로 관련되어 있다고 설명한다. 따라서 ROS가 발생하면 곧바로 세포를 제거하는 것이 아니라, 먼저 ROS를 조절하고 손상을 줄이는 체계를 작동시키며, 손상과 스트레스가 심한 경우에는 세포 사멸 과정과도 연결될 수 있는 것으로 정리할 수 있다.(전체 내용을 요약해보자면, 활성 산소는 과하면 세포를 사멸시킨다고 나쁘다는 뉘앙스로 교과서 지문에선 말하지만, 적정량이면 오히려 세포 신호 간 전달 물질로도 쓰이고, 신진대사에 간접적 도움을 주므로 반드시 나쁜 건 아니라는소리다. 즉, 활성산소는 우리 몸에서 못죽인다기보다 오히려 필요이상으로 안죽이는 것이다. 적정량정도는 있어야 생명활동에 이롭기 때문.)

참고한 논문·학술 출처

• Sies, H., & Jones, D. P. (2020).Reactive oxygen species (ROS) as pleiotropic physiological signalling agents.Nature Reviews Molecular Cell Biology, 21, 363–383. DOI: 10.1038/s41580-020-0230-3. PMID: 32231263.

• 논문 원문·서지 정보Jena, A. B., Samal, R. R., Bhol, N. K., & Duttaroy, A. K. (2023).Cellular Red-Ox system in health and disease: The latest update.Biomedicine & Pharmacotherapy, 162, 114606. DOI: 10.1016/j.biopha.2023.114606. PMID: 36989716.

• 논문 서지 정보El-Benna, J., Dang, P. M.-C., Gougerot-Pocidalo, M.-A., & Elbim, C. (2005).Phagocyte NADPH oxidase: a multicomponent enzyme essential for host defenses.Archives of Immunology and Therapy Experimental, 53(3), 199–206. PMID: 15995580.

• 논문 서지 정보