노화 연구에서 최근 자주 등장하는 물질이 있습니다.

바로 NAD⁺(Nicotinamide Adenine Dinucleotide)입니다.

인터넷에서는 NAD⁺를 흔히 ‘젊음의 물질’, ‘장수 물질’처럼 표현하기도 합니다.

하지만 NAD⁺의 실제 생물학적 역할은 훨씬 복잡합니다.

NAD⁺는 우리 몸의 모든 세포에서 다양한 대사반응에 사용되는 중요한 조효소입니다.

특히 세포가 에너지를 생산하는 과정에서 전자 전달에 관여하며,

DNA 손상에 대응하는 과정과 세포 신호전달에도 사용됩니다.

그리고 NAD⁺와 밀접하게 연결되어 있는 단백질군이 있습니다.

바로 Sirtuins(시르투인)입니다.

시르투인은 세포의 에너지 상태와 스트레스 반응, 단백질 기능, 유전자 발현 조절 등에 관여하는 효소군입니다.

따라서

NAD⁺ ↔ Sirtuin ↔ 세포 대사 ↔ 스트레스 대응

이라는 연결고리는 노화 생물학에서 중요한 연구 대상이 되고 있습니다.

NAD⁺는 정확히 무엇인가

NAD⁺는 세포 내에서 산화형과 환원형 사이를 오가는 중요한 조효소입니다.

대표적으로

NAD⁺ ↔ NADH

라는 형태로 존재합니다.

세포가 영양소를 분해하여 에너지를 얻는 과정에서 NAD⁺는 전자를 받아 NADH로 전환될 수 있습니다.

이후 NADH가 전자를 전달하면서 다시 NAD⁺가 재생됩니다.

이러한 산화환원 반응은 세포 에너지 대사의 핵심적인 과정입니다.

즉, NAD⁺는 단순한 영양소가 아니라 세포가 에너지를 처리하기 위해 사용하는 대사적 도구에 가깝습니다.

NAD⁺는 에너지 생산에만 사용되는가

그렇지 않습니다.

NAD⁺는 여러 효소의 기질로 사용됩니다.

특히 DNA 손상에 대응하는 PARP(Poly ADP-ribose Polymerase) 계열 효소와 시르투인 효소가 NAD⁺를 사용합니다.

DNA가 손상되면 PARP 계열 효소가 활성화되어 DNA 복구 과정에 관여할 수 있습니다.

이 과정에서 NAD⁺가 소비됩니다.

또한 시르투인 역시 NAD⁺를 이용하여 특정 단백질의 탈아세틸화와 같은 반응을 수행합니다.

따라서 세포가 스트레스를 많이 받거나 DNA 손상이 증가하는 상황에서는 NAD⁺ 대사의 부담이 커질 수 있습니다.

시르투인이란 무엇인가

시르투인은 NAD⁺ 의존성 효소군입니다.

포유류에서는 일반적으로 SIRT1부터 SIRT7까지 7개의 시르투인 단백질이 알려져 있습니다.

각 시르투인은 세포 내 위치와 기능이 서로 다릅니다.

예를 들어 SIRT1은 주로 핵과 세포질에서 다양한 단백질의 기능을 조절하는 데 관여합니다.

SIRT3, SIRT4, SIRT5는 주로 미토콘드리아와 관련된 기능을 수행합니다.

SIRT6와 SIRT7 역시 핵에서 유전자 발현과 DNA 및 염색질 조절 등에 관여합니다.

따라서 ‘시르투인’을 하나의 장수 단백질로 생각하면 안 됩니다.

서로 다른 위치와 기능을 가진 여러 효소군입니다.

시르투인은 왜 노화 연구에서 중요한가

시르투인은 세포의 대사상태와 스트레스 대응을 연결하는 역할을 합니다.

특히 영양상태와 에너지 대사에 따라 NAD⁺ 대사가 변화하고, 이것이 시르투인 활성과 연결될 수 있습니다.

시르투인은 여러 단백질을 변형시켜

미토콘드리아 기능,

DNA 손상 대응,

염증 조절,

대사 조절,

스트레스 적응 등에 영향을 줄 수 있습니다.

이 때문에 시르투인 신호는 노화 연구에서 중요한 후보 경로로 연구되어 왔습니다.

NAD⁺는 나이가 들수록 감소하는가

여러 동물 연구와 인간 연구에서 조직에 따라 NAD⁺ 대사와 농도가 연령에 따라 변화할 수 있다는 결과가 보고되었습니다.

특히 노화 과정에서는 NAD⁺를 합성하고 소비하는 대사 네트워크가 변화할 수 있습니다.

하지만 여기서 중요한 것은

‘나이가 들면 모든 조직에서 NAD⁺가 동일한 비율로 감소한다’

라고 단순하게 생각해서는 안 된다는 것입니다.

NAD⁺ 대사는 조직과 세포 유형, 대사상태, 질병 상태 등에 따라 달라질 수 있습니다.

또한 혈액에서 측정한 NAD⁺와 특정 조직 내부의 NAD⁺ 상태가 반드시 동일한 의미를 갖는 것도 아닙니다.

따라서 NAD⁺를 하나의 ‘노화 시계’처럼 사용하는 것은 현재의 과학적 수준에서는 지나친 단순화입니다.

왜 NAD⁺가 감소할 수 있는가

NAD⁺ 수준은 단순히 생성량 하나로 결정되지 않습니다.

세포 안에서는 NAD⁺가 지속적으로 만들어지고 소비됩니다.

대표적인 NAD⁺ 소비 효소에는

PARP,

Sirtuins,

CD38

등이 있습니다.

DNA 손상이 증가하면 PARP의 NAD⁺ 소비가 증가할 수 있습니다.

노화와 염증 환경에서는 CD38과 같은 NAD⁺ 소비 경로 역시 중요한 연구 대상입니다.

따라서 나이가 들면서 NAD⁺ 대사가 변화하는 이유는

생성 감소 + 소비 증가 + 대사경로 변화

등이 복합적으로 작용할 가능성이 있습니다.

NAD⁺와 미토콘드리아

5편에서 미토콘드리아를 살펴봤습니다.

NAD⁺는 미토콘드리아 에너지 대사에서도 중요한 역할을 합니다.

탄수화물과 지방산의 대사 과정에서 생성되는 전자는 NADH 등의 형태로 전달되고, 이후 전자전달계에서 사용됩니다.

이 과정은 ATP 생산과 연결됩니다.

따라서 NAD⁺ 대사의 변화는 세포의 에너지 대사와도 연결될 수 있습니다.

또한 미토콘드리아 내부의 시르투인인 SIRT3 등은 미토콘드리아 단백질의 기능과 대사 효소 조절에 관여합니다.

이 때문에

NAD⁺ → Sirtuin → Mitochondria

라는 축 역시 노화 연구에서 중요한 관심 대상입니다.

NAD⁺와 DNA 손상

우리의 DNA는 평생 다양한 형태의 손상을 받습니다.

자외선,

산화 스트레스,

복제 과정의 오류,

대사 과정에서 발생하는 손상 등 다양한 요인이 DNA에 영향을 줄 수 있습니다.

세포에는 이러한 손상을 감지하고 복구하는 여러 시스템이 존재합니다.

NAD⁺는 이러한 DNA 손상 대응 과정에서도 중요한 역할을 합니다.

특히 PARP 효소는 DNA 손상을 감지하고 복구 신호를 형성하는 과정에 관여하면서 NAD⁺를 소비합니다.

따라서 DNA 손상과 NAD⁺ 대사는 서로 연결되어 있습니다.

그런데 NAD⁺가 무조건 많으면 좋은가

이 역시 단순하게 생각하면 안 됩니다.

NAD⁺는 세포에 필수적이지만, 생체 시스템은 항상 균형을 필요로 합니다.

NAD⁺ 대사에 관여하는 효소들이 특정 질환 환경에서 어떻게 변화하는지, NAD⁺를 증가시키는 것이 어떤 상황에서 유익하거나 불리할 수 있는지는 현재도 연구가 진행되고 있습니다.

특히 암세포 역시 활발한 대사를 수행하기 때문에 NAD⁺ 대사와 암의 관계도 연구되고 있습니다.

따라서

NAD⁺를 많이 공급하면 무조건 건강해진다

라는 식의 접근은 과학적으로 지나친 주장입니다.

NAD⁺ 보충제와 전구체

현재 NAD⁺ 자체를 직접 섭취하는 것보다 NAD⁺ 생성을 위한 전구체를 이용하는 연구가 활발합니다.

대표적으로

NR(Nicotinamide Riboside)

와

NMN(Nicotinamide Mononucleotide)

등이 연구되고 있습니다.

이러한 물질은 NAD⁺ 대사 경로의 전구체로 활용될 수 있습니다.

일부 임상시험에서는 NAD⁺ 관련 대사물질이 증가하는 결과가 보고되기도 했습니다.

하지만 여기에서 중요한 것은

혈중 또는 조직의 NAD⁺ 관련 지표가 증가하는 것

과

실제로 사람이 더 건강해지거나 오래 사는 것

은 전혀 같은 의미가 아니라는 점입니다.

현재 인간에서 NAD⁺ 전구체를 장기간 섭취했을 때 건강수명과 수명이 유의하게 증가한다고 확정할 수 있는 수준의 근거는 부족합니다.

따라서 특정 제품을 ‘항노화 치료제’처럼 받아들이는 것은 적절하지 않습니다.

운동과 NAD⁺ 대사

운동은 NAD⁺ 대사에도 영향을 줄 수 있습니다.

운동 중 에너지 수요가 증가하면서 NAD⁺/NADH의 산화환원 상태가 변화하고 다양한 대사 적응이 발생합니다.

장기적인 운동 적응 과정에서는 미토콘드리아 기능과 산화대사 능력 역시 변화할 수 있습니다.

따라서 운동은 특정 보충제를 통해 NAD⁺를 인위적으로 증가시키는 것과는 다른 방식으로 세포의 대사 네트워크 자체를 변화시키는 생리적 자극이라고 볼 수 있습니다.

중년 건강에서 가장 중요한 관점

NAD⁺에 대한 관심이 커지면서

‘나이가 들면 NAD가 떨어지니까 NAD를 보충해야 한다’

는 식의 정보가 빠르게 확산되고 있습니다.

하지만 생물학은 그렇게 단순하지 않습니다.

NAD⁺는 에너지 대사,

DNA 손상 대응,

시르투인,

미토콘드리아,

염증,

세포 스트레스 등

수많은 시스템과 연결되어 있습니다.

따라서 중요한 것은 특정 물질 하나의 농도를 무조건 높이는 것이 아니라 전체적인 대사 항상성을 유지하는 것입니다.

마무리

NAD⁺는 세포 에너지 대사와 산화환원 반응에 필수적인 조효소입니다.

동시에 시르투인과 PARP와 같은 효소의 작용에도 사용됩니다.

따라서 NAD⁺는

에너지 대사 ↔ DNA 손상 대응 ↔ 미토콘드리아 ↔ 시르투인

을 연결하는 중요한 대사적 허브라고 볼 수 있습니다.

노화 과정에서 NAD⁺ 대사가 변화할 수 있다는 연구 결과가 축적되고 있지만, 이를 단순히 ‘노화의 원인’ 하나로 규정할 수는 없습니다.

또한 NAD⁺ 전구체가 인간의 건강수명이나 수명을 연장한다는 것도 현재 확립된 사실은 아닙니다.

중년 건강에서 중요한 것은 특정 항노화 물질을 찾는 것보다 세포가 에너지와 손상을 정상적으로 관리할 수 있는 대사 환경을 유지하는 것입니다.

그리고 여기에서 또 하나의 중요한 질문이 등장합니다.

우리 몸의 세포는 단순히 에너지의 양만 감지하는 것이 아닙니다.

세포는 산소가 충분한지,

산화환원 상태가 어떤지,

전자전달계가 정상적으로 작동하는지,

산화 스트레스가 어느 정도인지도 끊임없이 감지합니다.

다음 글에서는 이러한 문제를 중심으로 산화환원 항상성(Redox Homeostasis)과 ROS, 그리고 중년 이후 세포가 산화 스트레스를 어떻게 처리하는지를 살펴보겠습니다.

이 과정에서 흔히 알려진 ‘활성산소는 무조건 나쁘다’라는 통념도 다시 살펴보겠습니다.