산화질소(NO)와 염증

산화질소는 무색, 무취의 기체로 우리 몸에서 다양한 생리적인 역할을 수행합니다. 영어로는 Nitric Oxide라 하여 약자로 NO라고 표기되기도 합니다. 처음에는 환경이나 공업 분야에서 관심을 받았으나, 1980년대에 들어 심혈관계, 호흡계, 면역계 등 인체 내에서 아주 중요한 신호전달 물질임이 밝혀지면서 의학계에서 집중적으로 연구되었습니다. 1998년에는 산화질소의 신호전달 역할을 발견한 공로로 세 명의 과학자가 노벨 생리의학상을 받기도 했죠.

산화질소는 보통 혈관 내피세포, 신경세포, 일부 백혈구 등 우리 몸 여러 곳에서 만들어지며, 그 역할이 매우 다양합니다. 그렇다면 왜 산화질소가 이렇게 주목받는 걸까요 그 답을 찾으려면 산화질소의 작용기전을 이해해야 합니다.

우리 몸에서 산화질소를 만드는 주요 효소는 세 가지입니다. 각각 NO synthase(NOS)라고 불리며, 내피세포에서 생성되는 eNOS, 면역세포에서 유도되는 iNOS, 그리고 신경세포에서 나오는 nNOS로 나눌 수 있습니다. 이 효소들은 아르기닌이라는 아미노산을 산화시켜 산화질소를 만들어냅니다.

내피세포에서 생성되는 산화질소는 혈관을 확장해 혈압을 조절하고, 혈소판이 달라붙는 것을 억제해 혈전 형성을 막아줍니다. 신경세포에서 나오는 산화질소는 신경 신호전달을 도와 기억과 학습, 감각 전달 과정에 작용합니다. 면역세포에서 만들어진 산화질소는 병원체를 죽이는 데에 사용됩니다.

산화질소의 가장 대표적인 역할은 혈관 확장과 혈류 증가입니다. 활성화된 내피세포에서 분비된 산화질소는 인접한 평활근을 이완시켜 혈관을 넓히고, 신선한 산소와 영양분이 잘 전달될 수 있도록 합니다. 이런 작용 덕분에 운동 후 근육이 잘 회복되거나, 스트레스 상황에서 혈압이 급격히 오르는 것을 방지할 수 있죠.

또한 산화질소는 신경세포 사이의 소통 매개체로 작용합니다. 예를 들어, 뇌에서 기억이나 학습 능력을 높일 때 시냅스 전후신경세포에 영향을 줍니다.

면역계에서는 대식세포와 같은 세포가 세균, 바이러스 침입 시 산화질소를 내뿜어 직접적으로 병원체를 죽이거나, 염증 반응을 유발하기도 합니다.

산화질소가 무조건 몸에 좋은 것은 아닙니다. 상황이나 농도에 따라 유익할 수도, 해로울 수도 있기 때문입니다. 낮은 농도의 산화질소는 혈관 건강을 증진하지만, 염증 반응이나 감염 등에서 생성되는 고농도의 산화질소는 오히려 주변 조직을 손상시키고, 만성 염증을 유도할 수 있습니다.

염증은 우리 몸이 감염이나 상처 같은 위협에 대응하기 위해 동원하는 자연스러운 방어반응입니다. 급성염증 단계에서는 병원체를 제거하거나 조직을 회복하기 위한 다양한 신호전달 분자가 동원됩니다. 이때 산화질소도 중요한 조절자 역할을 하게 됩니다.

급성염증에서는 면역세포가 활성화되어 침입한 세균이나 바이러스를 찾고 공격합니다. 이 과정에서 대식세포 및 백혈구가 면역세포 내의 iNOS를 통해 대량의 산화질소를 즉각적으로 생성합니다. 이렇게 방출된 산화질소는 두 가지 방식으로 작용합니다.

첫째, 병원체를 직접 산화시키거나 독성 대사를 통해 사멸시킵니다. 둘째, 주위의 다른 면역세포들에 신호를 보냅니다. 즉, 염증 부위의 국소적인 방어 기능을 극대화시키는 효과가 있습니다.

문제는 산화질소가 너무 많이, 너무 오랫동안 생성되는 경우입니다. 급성상태가 아니라 만성염증 상태로 전환되면, 고농도의 산화질소와 그 대사산물(과산화질소 등)이 정상세포까지 손상시킬 수 있습니다. 이때는 조직의 염증과 손상이 악화되고, 각종 만성질환의 원인이 됩니다.

예를 들어, 류마티스 관절염, 크론병, 만성폐질환 등 만성염증성 질환에서는 iNOS가 지속적으로 활성화되어 높은 수준의 산화질소가 조직에 축적됩니다. 결과적으로 세포사멸이나 산화손상, 섬유화 등이 일어나겠죠.

 

실제로 여러 연구에서 산화질소와 염증성 질환의 연관성을 확인했습니다. 자가면역질환을 포함한 각종 만성질환 환자의 혈중 산화질소 및 그 대사물 농도가 정상인에 비해 높다는 연구 결과가 있습니다. 특히, 천식이나 만성호흡기질환이 악화된 환자의 경우, 호기 내 산화질소 농도(FENO)가 상승하는데, 이는 질병활성도와 직접적 연관성을 가집니다.

또한, 염증성 장질환이나 만성신부전, 뇌졸중, 심근경색 등에서도 산화질소 시스템의 불균형이 발견됩니다. 염증 반응으로 인한 쌍방향 악순환이 밝혀지고 있는데, 산화질소 자체가 염증을 악화시키거나 반대로 염증이 산화질소 생산 시스템을 교란시키는 경우도 발견됩니다.

최근에는 만성염증성 질환(관절염, 천식, IBD 등) 치료에서 산화질소를 생성하는 iNOS를 타깃으로 하는 억제제 개발이 진행되고 있습니다. iNOS의 활성화 경로나 발현을 억제하는 이 약물들은 과도한 산화질소로 인한 조직 손상을 줄이고, 염증 반응을 조절하는 데 새로운 가능성을 제시하고 있습니다.

혈관 내 산화질소 생성을 증가시키는 약물도 개발되고 있습니다. 대표적으로, 혈관확장제인 질산염 계열 약물이 있으며, 이외에도 식이 아르기닌, 시트룰린 등의 건강보조식품이 적정한 수준의 산화질소 생성을 도와 혈압 조절, 동맥 경화 예방 등에 활용되고 있습니다.

천식 환자의 경우, 호기 내 산화질소 농도(FENO)가 염증을 반영한다고 알려져 있습니다. 이를 활용해 천식의 질병 활성도 평가 및 치료 반응 감시에 산화질소 측정이 사용되고 있습니다.

더 흥미로운 점은 암 치료에서도 산화질소의 이중성이 부각되고 있다는 사실입니다. 산화질소는 종양세포를 공격하는 면역반응에 필수적이면서도, 한편으로는 암세포의 성장과 전이에 기여할 수도 있습니다. 따라서 얼마나, 언제, 어떤 부위에 산화질소 농도를 조절해야 효과적인 암 치료가 가능한지에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있습니다.

산화질소와 염증의 관계는 매우 복잡하고, 아직 많이 연구되어야 할 분야이지만, 우리의 일상과도 밀접하게 연결되어 있습니다.

산화질소는 아르기닌이나 시트룰린이 많이 함유된 식품(견과류, 시금치, 비트, 수박 등)을 섭취하면 증가할 수 있습니다. 적정 수준의 산화질소는 혈관 건강을 증진하므로, 평소 균형 잡힌 식습관과 규칙적인 운동이 중요하겠죠.

하지만 만성 스트레스, 흡연, 고지방 고칼로리 음식 섭취 등은 만성염증을 유발하고, 과도한 산화질소 생성을 유발할 수 있으므로 주의해야 합니다.

유산소 운동을 꾸준히 하면 내피세포 기능이 개선되어 산화질소가 적절히 분비되고, 혈관이 건강하게 유지될 수 있습니다. 하지만 무리한 운동이나 부상, 만성 피로처럼 스트레스가 누적되면 산화질소 시스템이 교란될 수 있으니, 적당한 운동량과 휴식이 중요합니다.

산화질소는 분명 우리 몸 건강에 필수적이지만, 상황에 따라 유익함과 해로움이 공존하는 이중적인 물질입니다. 정상 범위 내에서는 혈관 건강, 신경전달, 면역 방어에 필수적이지만, 과도할 때는 만성염증과 조직 손상의 주범이 되기도 하죠.

최근에는 산화질소의 생성과 대사가 다양한 질병 진단과 치료에 활용될 가능성이 점점 커지고 있습니다. 앞으로 더 많은 연구를 통해 산화질소와 염증의 관계가 더욱 명확히 밝혀질 것으로 기대됩니다.

우리 삶에서는 무엇보다 평소 건강한 식습관과 꾸준한 운동, 적절한 스트레스 관리가 중요합니다. 산화질소의 이로운 측면을 최대한 활용하고, 만성염증의 위험을 최대한 억제하는 생활습관을 유지하는 것이 건강한 삶을 영위하는 첫걸음이 아닐까요

오늘도 내 몸 어딘가에서 쉼 없이 작동하는 산화질소에 대해 한 번쯤 생각해보며, 내 건강을 위한 작은 실천을 시작해 보는 것도 좋겠습니다.