지금까지 알려진 노화이론 노화학설, 항산화제

노화 피부

생물학적 노화는 시간이 지남에 따라 인체의 실질적인 기능이 감소하는 현상입니다. 내재적이고 점진적이며 비가역적으로 일어나는 현상입니다. 포유동물의 경우 노화는 생식능력을 갖는 시기부터 시작됩니다. 인간의 노화에 대한 연구는 수세기 동안 이루어지고 있지만 정확한 기전은 밝혀지지 않고 있습니다. 지금까지 알려진 노화 관련 이론은 다음과 같습니다.

1. 노화 이론

(1) 프리래디컬 이론

활성산소는 쌍을 이루지 않은 세포의 화학물질로서 산소를 이용하고 있는 모든 생물체의 세포 내 정상적인 대사 과정 중 생성되는 매우 유독한 물질입니다. 이 활성산소가 체내의 단백질 노화를 촉진시킨다는 이론입니다. 산소는 지구상에서 가장 많은 원소로서 53.8%를 차지하고 있습니다. 건조 대기 중에서는 21%를 차지하고 있으며 호기성 생물은 이렇게 풍부한 산소를 전자수용체로 하는 호흡을 통하여 에너지를 획득하게 됩니다. 그러나 이와 같이 생명유지에 절대적으로 필요한 산소이지만 분자상태인 기저삼중항산소가 체내 효소계, 환원대사, 화학약품, 공해물질, 광화학반응 등의 각종 물리적, 화학적, 환경적 요인 등에 의하여 슈퍼옥사이드 래디컬, 하이드록실 래디컬, 과산화수소, 일중항산소와 같은 반응성이 매우 큰 활성산소로 전환되면 생체에 치명적인 산소독성을 일으키게 되는 양면성을 가지고 있습니다. 이들 활성산소는 세포구성 성분들인 지질, 단백질, 당, DNA 등에 대하여 비선택적, 비가역적인 파괴작용을 함으로써 노화는 물론 암을 비롯하여 뇌졸중이나 파킨슨병 등의 뇌질환과 심장질환, 어혈, 동맥경화, 피부질환, 소화기질환, 염증, 류머티즘, 자기 면역질환 등의 각종 질병을 일으키는 것으로 알려져 있습니다. 또한 이들 활성산소에 의한 지질과산화 결과 생성되는 지질과산화물을 비롯하여 여러 가지 체내 과산화물도 세포에 대한 산화적 파괴로 인한 각종 기능장애를 야기함으로써 노화와 질병의 원인이 되기도 합니다. 산소분자가 전자 1개를 얻게 되면 전체 전자수가 17개인 음이온을 띠는 물질인 슈퍼옥사이드래디컬로 바뀌게 됩니다. 슈퍼옥사이드래디컬이 두 개의 수소이온과 한 개의 전자를 얻게 되면 과산화수소가 됩니다. 과산화수소는 높은 반응성을 나타내게 되는데 철 이온과 만나게 되면 히드록시래디컬로 변하게 되면서 세포와 조직에 치명적인 손상을 주게 됩니다.

(2) 노화의 프로그램설

노화는 태어나면서 시작되고 노화과정과 수명이 유전적으로 정해져 있으며 동물종에 따라 일정한 수명이 있다는 가설입니다.

(3) 소모 이론

노화의 프로그램설의 개념을 뒷받침하는 이론으로서 개개의 동물이나 세포는 수명을 결정하기 위한 에너지율과 수명유지를 위해 필요한 특별한 에너지 대사율을 다르게 지니고 있을 것이라는 데에 기초를 두고 있는 이론입니다. 

(4) 텔로미어 학설

텔로미어는 염색체 말단에 반복적으로 존재하는 유전물질의 특이한 형태로 염색체의 손상이나 다른 염색체와의 결합을 방지하는 기능을 가지고 있습니다. 세포가 한 번 분열할 때마다 그 길이가 짧아지게 되고 세포분열이 일정한 횟수를 넘어서게 되면 그 세포는 분열을 멈추고 죽게 됩니다.

(5) 유전인자 돌연변이설

돌연변이에 의해 변형된 구조나 기능의 축적된 산물을 지닌 세포에 의해서 점차 기능장애를 일으켜 세포가 죽게 된다고 추측하는 가설입니다. 예를 들어 방사선은 대표적인 돌연변이의 원인이 되며 생명체의 수명을 단축시키기도 합니다.

(6) 자가면역 이론

노화됨에 따라 면역 시스템이 더 이상 체내 이물질과의 반응을 착오 없이 원활히 수행할 수 없음을 주장하며 동시에 노화가 될 경우 신체 자체의 단백질도 생성될 수 없다고 보고 있는 이론입니다.

(7) 세포의 오물 이론

노화됨에 따라 물질대사 후 제거되지 못한 다양한 물질들이 세포질에 그대로 축적될 수 있다는 평범한 배경으로부터 출발하는 이론입니다. 세포 내의 리포퓨신과 같은 비활성 물질의 점진적인 축적으로 인하여 정상세포의 기능이 간섭받게 된다고 주장하고 있습니다.

(8) 오류축적 이론

세포의 기능장애와 죽음이 새로운 단백질의 합성기작에 나타난 불규칙한 오류때문이라는 이론으로 잘못된 오류단백질의 영향에 의해 세포의 기능 변화가 생긴다는 가설입니다.

(9) 교차 연관설

노화와 함께 새롭게 형성된 교차연관의 형성을 세포 내 단백질이 역으로 변형시킬 수 없다는 데 기초를 둔 이론입니다. 이로 인하여 단백질의 변형을 초래함으로써 세포나 조직 또는 기관의 기능장애를 일으키게 되는 것입니다. 

2. 항산화제

항산화제에 대한 연구는 1969년 슈퍼옥사이드래디컬을 소거하는 효소인 SOD가 발견된 것을 계기로 생체 내의 활성산소의 발생, 생물독성 및 방어 등에 관하여 관심을 갖게 되면서 본격적으로 연구가 진행되어 왔습니다. 이러한 활성산소의 유해성을 막기 위해서 우리 신체는 효율적인 항산화 방어체계를 가지고 있습니다. 일반적으로 항산화 비타민은 직접적으로 유리기를 제거하는 역할에 관여하고 있습니다. 항산화물질인 글루타티온은 세포의 산화환원 상태를 유지하는데 중요한 역할을 하고 SOD(Superoxide dismutase), CAT(Catalase) 그리고 GPX(Glutathione perocidase)와 같은 항산화 효소는 활성산소의 하나인 전자 환원 반응을 촉매 합니다. 그래서 활성산소로부터의 방어기전을 구축하고 있습니다. 우선 활성산소의 생성을 막게 하고 반응성이 있는 대사산물을 처리함으로써 활성산소의 공격을 차단하는 것입니다. SOD(Superoxide dismutase)는 세포에서 산화작용에 대한 첫 번째 방어체계입니다. 과산화수소와 산소를 형성시키기 위하여 산화물을 균질화합니다. CAT(Catalase)의 주요 기능은 과산화수소의 분해를 촉진시키는 것입니다. CAT와 GPX의 기능이 중복되는 부분이 있지만 두 효소는 기질로서 과산화수소에 대한 친화도가 다르게 나타나는데 즉 사람의 GPX는 CAT와 비교해서 낮은 농도에서 과산화수소에 대한 친화도가 더 크게 나타납니다. GPX(Glutathione perocidase)는 세포에서 왕성하게 과산화물을 억제하는 역할을 합니다. 주로 간과 적혈구에서 활성도가 높으며 뇌와 신장 그리고 심장에서도 활성합니다.