활성산소는 진정 인체에 해로운가?

 

활성산소는 진정 인체에 해로운가? 

 

대부분의 사람들은 ‘활성산소성분’(ROS)이 인체에 해롭기 때문에 항산화제가 필요하다고 믿고 있다. 그러나 실제로 ROS는 면역체계에 중요한 역할을 하는데, 예를 들면, ROS는 외부에서 침입하는 세균을 죽이고, 세포 간 면역신호를 전달하는 전령 역할을 한다. 

 

University of California의 U. Banerjee 그룹은 노랑초파리(Drosophila melanogaster)를 이용해서 ROS가 혈액세포 생성에서 면역세포의 초기 성장에 핵심적인 역할을 한다는 사실을 2009년 9월 24일판 Nature지에 발표하였다. 노랑초파리는 선천면역체계를 연구하는 모델시스템으로 주로 이용되지만, Banerjee 그룹은 이례적으로 세포면역체계를 규명하는데 이를 이용하였다.

 

노랑초파리의 면역세포는 세 종류가 있다. 즉, 감염되지 않은 파리에 존재하는 무정형혈구(plasmatocyte)와 결정세포 및 외부 침입물의 주변을 감싸서 캡슐을 형성하는 lamellocyte 등 세 종류가 있다. plasmatocyte는 박테리아를 포식해서 상처를 치료하는데, 다량의 세포에 감염되었을 경우 plasmatocyte는 응집되어 작은 결절(또는 소절, nodule)을 형성해서 박테리아를 둘러싼다. 이러한 결절이나 캡슐은 염증에 반응해서 생성된다.

 

노랑초파리 유충에는 피하혈구나 림프샘과 같은 특수한 조혈조직에서 혈액세포가 만들어지는데, Banerjee는 혈액 전구세포는 림프샘 내부에 존재하지만, 이것들이 분화되면 림프샘 외부 피질에 머문다는 사실을 발견하였다. 

 

Banerjee는 전구세포 내부에서 ROS를 탐지할 수 있다는 사실에 주목하고, ROS의 양과 조혈작용 간의 어떤 상관관계가 있는지를 조사하였다. 즉, 림프샘에 항산화물질을 제거하는 단백질을 주입해서 ROS의 양을 감소시켜본 결과 전구세포가 조혈세포로 분화되는 현상이 현저하게 감소하였고, 반대로 ROS를 증가시키면 노랑초파리의 모든 형태의 혈액세포들이 조기에 분화된다는 사실을 확인하였다.

 

포유동물과 마찬가지로 ROS 함량이 증가하면 ‘Jun N－terminal kinase (JNK)로 알려진 효소 관련 신호전달경로가 활성화되었고, JNK 경로가 활성화되면 인슐린에서 나오는 신호를 매개하는 FoxO 경로가 활성화되었는데, 노랑초파리의 림프샘 내 JNK와 FoxO 경로가 복합적으로 활성화되면 결정세포와 plasmatocyte의 분화가 유도된다는 사실을 확인 함으로서 Banerjee는 ROS가 혈액세포 생성에 주요한 작동인자라는 사실을 입증하였다. 

 

Harvard Medical School의 Z. Tothova 등은 2007년에 ROS가 생쥐의 골수 내 전구세포의 유전자 전사를 증진시킨다는 실험결과를 발표하였는데, 이는 ROS가 척추동물에도 비슷한 역할을 할 수 있다는 증거로 볼 수 있다. 

 

그렇다면 ROS는 좋은 물질인가 아니면 나쁜 물질인가?  

​이 질문에 대한 답변은 유감스럽게도 ‘경우에 따라 다르다’라고 밖에 할 수 있다. ROS가 잘못된 장소에서 분자나 세포들과 너무 많이 섞이게 되면 분명히 해를 끼치지만, ROS는 Banerjee의 연구에서 볼 수 있듯이 여러 가지 좋은 역할도 한다. 진화과정에서 우리의 면역시스템이 효과적으로 작동되는 메커니즘을 얻기 위해서는 대가를 치러야만 한다는 사실은 자연에서 흔히 관찰된다. 

 

Banerjee의 연구는 내인성(內因性) 항산화효소의 중요성과 항산화 보조제를 장기적으로 복용할 경우 미치는 영향에 대한 의구심이 증대되고 있는 시점에서 발표되었다는 점에서 의미가 있다. ​이 외에도 Harvard Medical School의 P. Niethammer 등은 2009년에 과산화수소와 같은 ROS가 zebrafish의 상처치료에 탁월한 효과가 있다는 사실이 발표되기도 하였다. 

 

항산화제의 유용성은 각 화합물이 작용하는 표적에 의해서 결정된다. 따라서 항산화제가 개별적인 조직에 어떤 영향을 미치는지를 연구하는 것이 무엇보다 중요하다. Banerjee가 노랑초파리를 대상으로 실시한 연구는 ROS가 사람의 건강에 미치는 다양한 영향을 좀 더 깊이 있게 연구해야 한다는 사실을 일깨워주고 있다. 

 

출처 : Ulrich Theopold, “A bad boy comes good”, Nature, 461, 2009, pp.486~487 

(KISTI ReSEAT)