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제목 : 항산화영양과 고혈압
      등록일 : 2006-03-13

-자료제공-
국민고혈압사업단 심유진 전문연구원



1. 산화적 스트레스
활성산소족(reactive oxygen species)을 형성하는 화학물질을 산화물질(pro-oxidants)이라고 하며, 반대로 이들을 처리?제거하고, 형성을 저해하며, 작용을 억제하는 물질을 항산화물질(anti-oxidants)이라고 한다. 우리가 산소를 호흡하여 대사 기능과 생리기능을 수행하고 있는 동안 활성산소족은 끊임없이 생성되는데 대표적인 물질 중 하나가 superoxide radical로 인체가 호흡하는 산소의 약 1~3%가 그 형성에 쓰여 1년 동안 약 2kg에 해당하는 많은 양이 우리 몸에서 생성된다. 산화물질에 의하여 형성되는 활성산소족의 종류는 Table 1에 나열되어 있다.
Table 1. Reactive Oxygen Species (ROS)

ILSI-Europe concise monograph series, 1995.
우리가 흔히 알고 있는 활성산소족의 기능은 강력한 독성작용 또는 질병 유발 기능이지만, 실제로 이들은 생체 내에서 유익하고도 중요한 작용을 하기도 한다. 세포내 여러 과정의 대사산물(metabolite)이 되기도 하며, 비교적 낮은 농도에서는 신호전달 과정과 유전자 발현과정의 조절자(mediator)로 작용하기도 하고, 식세포(phagocytes) 기능수행을 위해 형성되어 감염에 대항하는 핵심적인 방어체계가 되기도 한다. 이와 같은 중요한 생체 기능이 정상적으로 유지되기 위해서는 적절한 수준의 활성산소족이 꼭 필요한 것이다.
그러나 활성 산소족의 형성이 급격히 증가하거나 항산화물질의 수준이 감소하게 되면 균형은 산화물질 쪽으로 기울게 되는데 이와 같은 상태를 일컬어 산화적 스트레스(oxidative stress)라고 하고, 이 상태가 격심하거나 또는 오래 지속되면 증가된 활성산소족으로 인하여 심각한 세포의 손상이 초래되어 비정상적인 세포의 생장과 죽음으로 인한 질병 상태까지 발전하기도 한다(Figure 1).
따라서 항산화물질과 산화물질이 적당한 균형을 이루는 것이 생리 기능과 건강 유지를 위하여 중요하다.
Table 1. Reactive Oxygen Species (ROS)

ILSI-Europe concise monograph series, 1995.
2. 고혈압과 항산화 체계
정상인의 혈관은 혈관수축기전(vasoconstrictive mechanism)과 혈관이완기전(vasodilatory mechanism)간의 조화로운 균형을 통하여 혈관긴장도를 유지하고 있다. 여기에 관여하는 조직 중 하나가 혈관내피(endothelium)로서, 과거에는 단지 혈관 표면을 덮고 있는 비유동적인 단일세포층으로 인식하였으나, 최근에는 혈관 항상성에 관여하는 매우 역동적인 조직으로 생각하고 있다. 건강한 혈관내피는 혈관이완기전을 초래하며, 혈소판과 백혈구의 혈관 표면 응집 및 응고 저해, 혈소판 용해, 혈관비대 억제, 염증억제 등 정상적인 혈관 기능 유지에 관여하고 있다 (Figure 2).

Figure 2. Endothelium-dependent vasomotion. Healthy endothelium plays crucial roles in vascular homeostasis. Landmesser U et al. Eur J Clin Pharmacol 12:1-7, 2005.
그런데 산화적 스트레스의 증가는 이와 같은 혈관의 항상성을 깨뜨림으로써 고혈압 발병 과정에 중요한 하나의 기전으로 작용할 수 있게 된다. 혈관내피에서 그 생성이 세밀하게 조절되고 있는 nitric oxide(NO)는 혈관이완기전에 관여하는 핵심적인 물질 중 하나인데, 산화적 스트레스로 인하여 과다하게 생성된 자유 라디칼은 여분의 전자를 NO에 전달하여 이것을 소모시킴으로써, 1) 혈관 이완기능 저하, 2) 혈관 평활근세포의 생장과 혈관 개형(vascular remodelling) 촉진, 3) 혈관 염증반응 촉진 및 혈소판 응집 증가 등을 초래한다. 또한 여분의 전자와 NO의 반응으로부터 형성된 peroxynitrite는 강력한 세포독성 물질인 hydroxyl radical을 형성하는 산화물질로서, 남아있는 NO의 혈관이완 기능에 길항작용을 한다. 또한 산화적 스트레스는 cyclooxygenase, thromboxane synthase, thomboxane receptors, isoprostanes 등을 촉진시켜 혈관수축성의 prostaglandins 합성을 증가시키기도 한다.
실제로 고혈압 환자에서 내피 의존성 혈관이완반응에 이상이 관찰되고 있으며 단순히 혈압을 정상화한다고 하여 호전되지 않는 것으로 알려져, 내피 기능의 이상이 고혈압으로 인해 초래된 이차적인 결과라기보다는 고혈압의 발병과정에 능동적으로 관여하는 원인 기전임을 암시하고 있다.
이밖에도 산화적 스트레스의 증가는, ‘죽음의 4중주’라 불리는 대사증후군(metabolic syndrome)의 구성요소들 - 고혈압, 죽종형성성 지질이상(atherogenic dyslipidemia), 고혈당(또는 인슐린저항) 그리고 복부비만 - 간의 밀접한 관계 형성에도 관여하는 것으로 생각된다.

3. 항산화 영양
인간은 활성산소족으로부터의 신체의 손상을 막기 위하여 항산화 효소를 통한 방어체계를 진화시켰다. 그러나 이와 같은 내인성 방어체계는 신체내에서 지속적으로 과량 형성되는 활성산소족의 공격을 전적으로 방어하기에는 불충분하므로, 식사를 통해 항산화 활성을 가지고 있는 물질을 섭취해야 한다.
많은 연구들에 의하면, 고혈압에서 혈액과 혈관, 그리고 심장 조직에 활성산소족의 생성이 증가되어 있으며 동시에 항산화물질의 수준이 저하되어 있다고 한다. 따라서 매일 항산화물질이 풍부한 과일과 야채를 충분히 섭취하면 혈관내피세포의 기능을 유지할 수 있으며, 회복?향상시킴으로써 혈압을 저하시킬 수 있고, 심장혈관계질환의 발생을 낮출 수 있다. 일반적으로 채식주의자는 그렇지 않은 사람들에 비하여 혈압이 낮은 것으로 보고되고 있다. 또한 정상혈압인과 고혈압인 모두에서 동물성 식품을 식물성 식품으로 전환시킨 채식 위주의 식사를 하면 혈압이 감소하는 효과가 있다고 한다. 채소 중의 높은 수준의 섬유소와 칼륨, 마그네슘 등의 무기질, 항산화 영양소, 그리고 낮은 지방함량 등이 혈압 강하의 원인인 것으로 생각된다.
하지만 이들 영양소를 각각 보충투여(supplement)한 연구들은 혈압 감소 효과가 매우 적거나 없는 것으로 보고되었다. 따라서 개별 영양소 각각보다는 이들 영양소를 모두 함께 섭취할 때 누적 효과가 더욱 커지는 것으로 생각할 수 있다. 물론 우리가 알지 못하는 다른 영양소의 역할도 있을 수 있다. 따라서 특정 영양성분이 아닌 여러 식품으로 구성된 식사로서 접근하는 방법이 효과적이다.
현재까지 항산화 기능이 있는 것으로 알려진 영양소에는 비타민 E, 비타민 C(ascorbic acid), β-carotene과 같은 carotenoids 및 관련 식물계 색소, flavonoids 및 식물계 phenolics 등이 있다. 이들 중 β-carotene, α-tocopherol, ascorbic acid는 전자전달 모형을 통하여 상호 연관되어 있다(Figure 3). 이 모형의 첫 단계에서 α-tocopherol이 산소 라디칼을 잡아 tocopherol radical cation을 형성하면 β-carotene은 이것을 다시 α-tocopherol로 복귀시키는 대신 자신을 β-carotene radical cation으로 전환시킨다. 이것은 최종적으로 ascorbic acid에 의해서 β-carotene으로 다시 복귀되어진다.

Figure 3. Proposed schema for the interactions of vitamin E, vitamin C, and β-carotene in quenching radical reactions, based on relative electron rate constants. Black HS. J Nutr 134(11):3169S-70S, 2004.
그런데, 흡연자와 같이 비타민 C의 생체 수준이 매우 낮은 경우에는 carotenoid radical cation의 정상적인 복귀과정이 손상을 입어 β-carotene은 radical로 남게 된다(화살표). 즉, β-carotene은 높은 산소분압과 산화적 스트레스 환경에서 오히려 산화물질로 작용할 수 있는 것이다. CARET 연구에서 산화적 스트레스가 높은 흡연자에게 β-carotene을 투여하였더니 오히려 폐암을 증가시켰다는 결과는 이를 뒷받침한다. 비타민 C도 과도한 철분에 노출된 환경에서 산화제로 작용할 수 있는데, 그 예가 동맥경화성 병변이 이미 진행되고 있는 경우에 손상된 조직으로부터 유출되는 금속 이온에 의하여 ascorbate가 H2O2와 반응하여 hydroxyl radical 형성을 촉진하는 것이다.
따라서 한두 가지의 항산화영양소를 지나치게 강조한 경우, 생체내 복잡한 생화학적 기전을 통하여 패러독스(paradox)가 나타날 수도 있다. 실제로 α-tocopherol, β-carotene 등의 항산화영양소가 심혈관질환에 미치는 효과에 대한 대규모의 전향적 연구들 중 CHAOS와 SPACE를 제외한 나머지 ATBC, GISSI, PPP, SECURE, HOPE, HPS, VEAPS 등의 연구는 그 효과를 입증하는 데 실패하였다. 항산화물질을 투여하는 대상자들의 산화적 스트레스 상태가 제각각이고, 산화적 스트레스 수준을 저하시킬 수 있는 항산화 물질의 투여량이 어느 정도인지 알 수 없고, 특히 항산화 물질을 투여해야 하는 시점이 산화적 스트레스가 증가되어 있는 질병의 진행과정 중이 아닌 발병 이전이어야 한다는 점 등은, 질병과 항산화 영양소간의 상호관계를 규명하는 데에 있어서 매우 중요하고도 어려운 점이라고 할 수 있다.

아무리 좋은 식품이나 영양소도 지나치게 섭취하면, 모자라게 먹는 것과 다를 바 없다. 이것은 항산화영양소도 예외가 아니다. 활성산소족을 제거하여 인체의 항산화 방어체계를 증강시키는 데 효과적이라고 알려져 있는 비타민도 활성산소족 제거에 참여한 후 활성이 있는 라디칼로 전환되어 오히려 산화제로 작용할 수 있다. 그리고 앞서 언급했던 것처럼, 활성산소족이 생체 내에서 관여하는 여러 중요한 대사과정을 생각할 때 항산화물질과 적당한 균형을 이룰 때에 우리 몸이 정상적인 기능과 역할을 할 수 있다.
그러나 최근 우리나라에서 비록 일부이기는 하지만 건강보조식품을 통해 특정 영양성분을 과다 섭취하거나 한두 가지 식품에 지나치게 집착하는 현상 등이 나타나고 있는데, 이것은 매우 우려스럽지 않을 수 없다. 특히 산화적 스트레스가 증가되어 있는 상태에서 단독으로 특정 항산화 비타민을 과량 사용하는 것은 오히려 해로운 영향을 미칠 수 있으므로 반드시 주의를 요한다.
항산화 영양소의 적절한 섭취 수준을 결정하는 것은 매우 어렵고도 중요한 일이다. 따라서 특정 영양소가 아닌 균형잡힌 식습관으로서의 접근이 바람직하고 권장할 만 하다. 고혈압에 관한 최근의 식사요법은, 특정 성분이 아닌 식사로서의 접근(whole-food approach) 방법이 시도되고 있으며 대표적인 것이 Dietary Approaches to Stop Hypertension(DASH) 방법이다.
Table 2. Dietary Approaches to Stop Hypertension(DASH)
1) emphasizes fruits, vegetables, and low-fat dairy products.
2) includes whole grains, poultry, fish, and nuts.
3) contains only small amounts of red meat, sweets, and sugar-containing beverages.
4) contains decreased amounts of total and saturated fat and cholesterol.
항산화영양소의 섭취 측면에서 볼 때, DASH 방법 중 과일과 야채의 섭취를 강조하고 있는 항목은 1)번이다. 대부분 나라들이 하루에 5~9회 분량의 과일과 야채의 섭취를 권장하고 있으며, 우리나라도 예외가 아니어서 30~64세 성인의 경우, 채소류 7회와 과일류 2회, 총 9회 분량을 섭취하도록 권장하고 있다.

또한 미국에서, 식사를 통하여 자유 라디칼에 의한 손상을 줄이는 방법으로 다음의 3가지를 제시하고 있다.
1) 지나친 열량의 섭취를 피한다. 열량 섭취가 많아져 대사량이 늘어나면 전자소모가 많아지고 자유 라디칼의 형성이 증가하게 된다.
2) 자유 라디칼의 형성을 증가시킬 수 있는 불포화지방산과 같은 영양소를 과도하게 섭취하지 않는다.
3) 항산화 영양소와 같은 자유라디칼의 저해물질을 많이 섭취한다.

그러나 서양의 식습관과 우리의 식습관에는 많은 차이가 있고 영양상태나 유전적 특질 등이 우리와는 다르기 때문에, 이것들 중 일부는 우리 생활에 그대로 접목시키기에 다소 무리가 있다.

이밖에도 Ca channel blocker, converting enzyme inhibitors, α 또는 β blockers 등 대부분의 항고혈압 약제들이 강력한 항산화능을 가지고 있는 것으로 알려져 있어서, 약물 요법과 식사요법을 함께 시행하는 고혈압 환자에 있어서 이들 약물의 항산화 효과에 대한 연구가 더 필요할 것이다.


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