“활성산소는 몸을 늙게 만든다.”

건강정보에서 매우 흔하게 접하는 표현입니다.

그래서 활성산소를 무조건 제거해야 한다고 생각하기 쉽습니다.

하지만 세포생물학에서는 이야기가 조금 다릅니다.

**Reactive Oxygen Species(ROS)**는 세포를 손상시키기도 하지만 동시에 세포의 정상적인 신호전달에도 사용됩니다.

운동을 하면 일시적으로 ROS가 증가합니다.

그렇다고 운동이 몸에 해로운 것은 아닙니다.

오히려 적절한 운동은 이러한 일시적인 산화자극을 통해 세포의 방어능력을 강화하는 방향으로 작용할 수 있습니다.

따라서 중요한 질문은

“ROS가 있는가?”

가 아니라

“ROS가 얼마나 발생하고 있으며, 세포가 그것을 얼마나 잘 조절하고 있는가?”

입니다.

---

1. ROS는 정확히 무엇인가

ROS는 Reactive Oxygen Species, 즉 반응성이 높은 산소계 분자를 의미합니다.

대표적으로

• Superoxide
• Hydrogen peroxide
• Hydroxyl radical

등이 있습니다.

이들은 서로 화학적 특성이 다릅니다.

특히 Hydrogen peroxide(H₂O₂)는 단순한 독성물질이라기보다 세포 신호전달에도 관여할 수 있습니다.

반면 Hydroxyl radical은 매우 반응성이 높아 주변의 지질·단백질·DNA를 손상시킬 수 있습니다.

따라서 ROS를 하나의 물질처럼 생각하는 것은 정확하지 않습니다.

---

2. ROS는 어디에서 만들어지는가

대표적인 발생 장소가 미토콘드리아입니다.

미토콘드리아의 전자전달계에서는 전자가 여러 단계를 거쳐 이동합니다.

이 과정에서 일부 전자가 산소와 비정상적으로 반응하면 Superoxide가 생성될 수 있습니다.

하지만 미토콘드리아만이 ROS를 만드는 것은 아닙니다.

세포막의 NADPH oxidase(NOX) 계열 효소도 중요한 ROS 발생원입니다.

또한 과산화소체(Peroxisome), 염증세포의 산화효소 시스템 등도 ROS 생성에 관여합니다.

즉 ROS는 정상적인 세포대사 과정에서도 지속적으로 발생합니다.

---

3. 그렇다면 왜 세포는 ROS를 완전히 제거하지 않는가

여기에 중요한 생물학적 이유가 있습니다.

ROS는 세포의 신호전달에 사용되기도 하기 때문입니다.

예를 들어 세포가 외부 자극을 받으면 ROS가 일시적으로 증가하면서 특정 단백질의 활성을 조절할 수 있습니다.

따라서 ROS가 완전히 사라지는 것도 정상적인 상태는 아닙니다.

세포는

ROS 생성

과

ROS 제거

사이의 균형을 유지합니다.

이를 Redox Homeostasis라고 이해할 수 있습니다.

---

4. 문제는 산화스트레스다

ROS의 발생량이 세포의 방어능력을 넘어설 때 문제가 발생합니다.

이를 Oxidative Stress라고 합니다.

단순하게 표현하면

ROS 생성량 > 항산화 방어능력

인 상태입니다.

이때 ROS는 세포 구성요소를 공격할 수 있습니다.

대표적으로

DNA

단백질

세포막 지질

미토콘드리아

등이 영향을 받을 수 있습니다.

---

5. 지질은 ROS에 의해 산화될 수 있다

앞선 글에서 살펴본 Lipid Peroxidation이 여기에서 다시 등장합니다.

세포막의 다중불포화지방산은 산화스트레스에 의해 연쇄적인 산화반응을 일으킬 수 있습니다.

이 과정에서 여러 반응성 지질 산화산물이 생성됩니다.

대표적인 것이

4-HNE

MDA

등입니다.

이러한 물질은 단순히 세포막을 손상시키는 데 그치지 않고 단백질과 반응해 세포 기능을 변화시킬 수 있습니다.

따라서 ROS와 지질대사는 서로 밀접하게 연결되어 있습니다.

---

6. DNA도 산화스트레스의 영향을 받는다

ROS가 DNA에 영향을 주면 염기 산화와 DNA 가닥 손상 등이 발생할 수 있습니다.

대표적인 산화 DNA 손상 지표 중 하나가 8-oxo-dG입니다.

세포에는 DNA 손상을 감지하고 복구하는 시스템이 존재합니다.

따라서 일시적인 DNA 손상이 발생했다고 곧바로 질병이 생기는 것은 아닙니다.

문제는 손상이 반복적으로 발생하면서 복구능력을 넘어설 때입니다.

이 과정은 세포 노화와 유전체 불안정성 등과 연결될 수 있습니다.

---

7. 단백질도 산화된다

ROS는 단백질의 특정 아미노산을 산화시킬 수 있습니다.

그러면 단백질의 구조나 효소활성이 변할 수 있습니다.

세포에는 손상된 단백질을 제거하는 Proteostasis 시스템이 존재합니다.

하지만 산화손상이 지속되면 단백질 접힘과 분해 시스템에도 부담이 증가할 수 있습니다.

결국

산화스트레스

→

단백질 손상

→

단백질 항상성 부담

→

세포 기능 저하

로 이어질 수 있습니다.

---

8. 세포에는 강력한 항산화 효소가 있다

우리 몸은 ROS를 처리하기 위해 여러 효소 시스템을 가지고 있습니다.

대표적인 것이

SOD

Catalase

Glutathione Peroxidase

입니다.

먼저 **Superoxide Dismutase(SOD)**는 Superoxide를 다른 형태의 물질로 전환하는 중요한 효소입니다.

이 과정에서 생성되는 Hydrogen peroxide는 다시 다른 시스템에 의해 처리됩니다.

대표적으로 Catalase와 Glutathione Peroxidase가 관여합니다.

즉

Superoxide

↓

SOD

↓

Hydrogen peroxide

↓

Catalase / Glutathione Peroxidase

↓

상대적으로 덜 반응성인 물질

이라는 방어체계가 존재합니다.

---

9. Glutathione은 세포 내부의 중요한 방어물질이다

**Glutathione(GSH)**은 세포의 Redox 항상성에서 중요한 역할을 하는 저분자 항산화 시스템입니다.

특히 Glutathione Peroxidase는 Hydrogen peroxide나 지질 과산화물을 처리하는 과정에서 Glutathione을 사용합니다.

이때 산화된 Glutathione은 다시 환원되어 재사용될 수 있습니다.

따라서 세포 내부에서는

GSH ↔ GSSG

라는 Redox cycle이 지속적으로 작동합니다.

Glutathione이 충분히 재생될 수 있는 환경을 유지하는 것도 중요합니다.

---

10. 가장 중요한 방어 시스템 중 하나: Nrf2

세포가 산화스트레스를 대응하는 과정에서 매우 중요한 전사인자가 있습니다.

바로 **Nrf2(Nuclear factor erythroid 2–related factor 2)**입니다.

평상시 Nrf2는 KEAP1과 상호작용하면서 분해되는 방향으로 조절됩니다.

산화·친전자성 스트레스가 발생하면 KEAP1의 감지 시스템에 변화가 생기면서 Nrf2의 안정성이 증가할 수 있습니다.

이후 Nrf2는 핵으로 이동해 다양한 방어 유전자의 발현을 조절합니다.

대표적으로

• Glutathione 관련 효소
• 해독 효소
• 항산화 방어 효소
• NADPH 생성과 관련된 대사경로

등이 있습니다.

즉 Nrf2는 단순한 “항산화제”가 아닙니다.

세포가 스스로 방어 시스템을 구축하도록 유전자 발현을 조절하는 전사 프로그램에 가깝습니다.

---

11. 그래서 음식 하나로 Nrf2를 켠다는 설명은 조심해야 한다

건강정보에서는 특정 식품이나 성분을 두고

“이것을 먹으면 Nrf2가 활성화되어 노화를 막는다”

라고 단순하게 설명하는 경우가 있습니다.

하지만 실제 생물학적 시스템은 훨씬 복잡합니다.

특정 화합물이 세포 또는 동물실험에서 Nrf2 관련 경로에 영향을 주었다고 해서 사람에게서 동일한 수준의 효과가 나타난다고 단정할 수는 없습니다.

또한 Nrf2 역시 무조건 많이 활성화시키는 것이 항상 좋은 것은 아닙니다.

세포의 방어 프로그램은 상황과 조직에 따라 적절하게 조절되는 것이 중요합니다.

---

12. 운동은 일시적으로 ROS를 증가시킨다

여기서 매우 흥미로운 현상이 나타납니다.

운동을 하면 근육의 산소 소비량이 크게 증가합니다.

그 결과 운동 중 또는 운동 직후 ROS 생성도 일시적으로 증가할 수 있습니다.

그런데 규칙적으로 운동하면 오히려 산화스트레스에 대한 방어능력이 향상될 수 있습니다.

왜 그럴까요?

세포가 반복적인 자극에 적응하기 때문입니다.

이를 Hormesis라고 합니다.

---

13. Hormesis란 무엇인가

Hormesis는 낮거나 적절한 수준의 스트레스가 생물학적 적응반응을 유도하는 현상을 의미합니다.

운동이 대표적인 사례입니다.

운동은 세포에 에너지 스트레스와 산화적 자극을 줍니다.

그러면 세포는 이에 대응하기 위해

항산화 효소

미토콘드리아 품질관리

DNA 손상 대응

대사 적응

등을 강화할 수 있습니다.

즉

적절한 스트레스

↓

방어반응

↓

적응

이라는 과정입니다.

---

14. 그렇다고 운동을 많이 할수록 좋은 것은 아니다

Hormesis에는 중요한 조건이 있습니다.

적정량이어야 한다는 것입니다.

스트레스가 너무 약하면 충분한 적응이 발생하지 않을 수 있습니다.

반대로 스트레스가 지나치게 강하거나 회복이 부족하면 손상이 적응능력을 초과할 수 있습니다.

이를 운동에 적용하면

운동 자극 + 충분한 회복

의 균형이 중요합니다.

특히 중년 이후에는 젊을 때와 같은 운동량을 무조건 반복하기보다 개인의 체력과 회복능력에 맞춰 강도를 조절하는 것이 중요합니다.

---

15. 항산화제를 무조건 많이 먹는 것이 좋은 것은 아니다

이 부분은 상당히 중요합니다.

ROS가 모두 나쁜 것이 아니라면 항산화제를 무조건 대량으로 섭취하는 것이 항상 좋은 결과를 만드는 것은 아닙니다.

실제로 운동 적응과 관련된 연구에서는 과도한 항산화제 보충이 일부 운동 적응 신호를 약화시킬 가능성이 제시되어 왔습니다.

이는 ROS가 단순한 독성물질이 아니라 운동에 대한 적응 신호의 일부이기 때문입니다.

따라서

ROS를 완전히 제거한다

는 목표보다는

과도한 산화스트레스를 피하면서 정상적인 Redox signaling을 유지한다

는 개념이 더 정확합니다.

---

16. 중년 이후에는 Redox Balance가 중요하다

나이가 들면서 미토콘드리아 기능, 염증, 신체활동량, 대사질환 등의 변화가 서로 영향을 줄 수 있습니다.

이 과정에서 ROS 생성과 제거의 균형도 달라질 수 있습니다.

특히

운동 부족

비만

인슐린 저항성

만성 염증

수면 부족

등은 산화·환원 항상성에 불리한 환경과 연결될 수 있습니다.

따라서 중년의 산화스트레스 관리는 특정 항산화제를 찾는 것보다 전체적인 대사환경을 개선하는 것이 우선입니다.

---

17. 항산화 시스템을 실제 생활에 적용한다면

가장 중요한 것은 기본적인 생활습관입니다.

규칙적인 운동은 적절한 산화자극을 통해 세포의 적응능력을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다.

균형 잡힌 식사는 항산화 시스템에 필요한 다양한 영양소를 공급합니다.

충분한 수면은 회복과 대사 항상성 유지에 중요합니다.

과도한 음주를 줄이고 흡연을 피하는 것도 중요합니다.

그리고 지속적인 과잉 에너지 섭취를 줄여 대사 스트레스를 관리해야 합니다.

즉,

운동

영양

수면

대사건강 관리

가 모두 연결되어 있습니다.

---

18. 영양제는 어디까지 필요한가

비타민 C, 비타민 E와 같은 항산화 영양소는 인체에 필요한 영양소입니다.

그러나 정상적인 식사를 하는 사람이 고용량 항산화제를 추가로 섭취한다고 해서 반드시 더 건강해지는 것은 아닙니다.

오히려 개인의 건강상태와 복용 중인 약물 등에 따라 주의가 필요할 수 있습니다.

따라서 영양제는 결핍이 있거나 식사만으로 충분히 섭취하기 어려운 경우 보충을 고려하는 방식이 합리적입니다.

“항산화력이 강할수록 좋다”라는 식의 접근은 세포생물학적으로 지나치게 단순합니다.

---

19. ROS와 노화의 관계는 생각보다 복잡하다

과거에는 노화를 주로 Free Radical Theory of Aging으로 설명하려는 시도가 많았습니다.

즉 ROS가 축적되면서 세포 손상이 증가하고 이것이 노화를 유발한다는 관점입니다.

현재는 이 이론 하나만으로 노화를 설명하기 어렵다는 것이 분명해졌습니다.

노화에는

미토콘드리아 기능 변화

DNA 손상

단백질 항상성 붕괴

세포 노화

만성 염증

줄기세포 기능 변화

영양감지 신호 변화

등 여러 과정이 동시에 관여합니다.

ROS 역시 이 네트워크의 한 요소입니다.

---

20. 결국 중요한 것은 ‘항산화’가 아니라 ‘항상성’이다

우리 몸은 ROS를 만들면서 동시에 제거합니다.

이 두 과정이 적절하게 균형을 이루는 것이 중요합니다.

이를 정리하면

정상적인 ROS 생성

↓

Redox signaling

↓

SOD·Catalase·Glutathione 등 방어체계

↓

Nrf2를 통한 적응반응

↓

ROS 항상성 유지

라는 시스템이 작동합니다.

하지만

과도한 ROS 생성

↓

항산화 방어능력 초과

↓

Lipid Peroxidation

↓

DNA·단백질 손상

↓

미토콘드리아 기능장애

↓

염증과 세포 기능 저하

로 진행될 수 있습니다.

따라서 중년 건강에서 목표는 ROS를 완전히 제거하는 것이 아닙니다.

ROS가 정상적인 신호로 작동할 수 있도록 하면서 과도한 산화스트레스가 발생하지 않는 환경을 만드는 것입니다.

그리고 여기에서 또 하나의 중요한 문제가 남습니다.

세포가 손상되었을 때 모든 세포가 즉시 죽는 것은 아닙니다.

일부 세포는 손상을 입은 상태에서도 살아남으며, 정상적인 세포와 다른 특성을 갖게 됩니다.

그 대표적인 현상이 바로 Cellular Senescence, 세포노화입니다.

다음 글에서는

“세포는 늙으면 왜 죽지 않고 남아 있는가?”

라는 질문을 중심으로 Senescent Cell·p16·p21·SASP·Senolytics를 살펴보겠습니다.

이는 앞에서 다룬 만성 염증과 inflammaging을 이해하는 데도 매우 중요한 연결고리가 됩니다.