몸의 1차 방어선

1차 방어선: 세 개의 효소

내인성 방어의 최전선에는 세 가지 효소가 있다. 초과산화물 불균화효소(SOD), 카탈라아제(CAT), 글루타치온 퍼옥시다아제(GPX)다. 이들은 산화 스트레스에 맞서는 '1차 방어 항산화제'로 불리며, 서로 이어달리기하듯 작동한다.¹

작동 순서를 보면 정교하다. 먼저 SOD가 가장 반응성 높은 초기 활성산소인 초과산화물을 상대적으로 덜 위험한 과산화수소로 바꾼다. 그다음 카탈라아제와 글루타치온 퍼옥시다아제가 이 과산화수소를 물로 분해해 무해하게 만든다. 한 효소의 산물이 다음 효소의 기질이 되는 릴레이 구조여서, 어느 한 단계가 약해지면 중간 산물이 쌓여 오히려 손상을 키울 수 있다. 이 효소들이 제 성능을 내려면 셀레늄·아연·구리·망간 같은 미량 원소가 보조인자로 필요한데, 이들의 섭취가 부족하면 방어 효율이 떨어질 수 있다.¹ 참고로 구리·아연 SOD는 사람 피부에도 존재하는 주요 항산화 효소로 확인된다.²

마스터 항산화제, 글루타치온

효소 릴레이의 한복판에는 글루타치온(GSH)이 있다. 글루타민산·시스테인·글리신 세 아미노산으로 이루어진 저분자 삼펩타이드로, 세포 내 산화환원 균형을 유지하는 데 중심적인 역할을 한다.³ 그래서 흔히 '마스터 항산화제'라 불린다.

글루타치온이 특별한 이유는 스스로 활성산소를 처리할 뿐 아니라, 소진된 다른 항산화제를 되살리기 때문이다. 산화된 비타민 C와 비타민 E가 글루타치온 의존 경로를 통해 활성형으로 재생되며, 핵 안에서는 단백질의 황화기 산화를 막아 DNA 복구와 단백질 기능에 필요한 환경을 지킨다.³ 즉 글루타치온은 방어망 전체가 지치지 않도록 재충전하는 허브인 셈이다. (다만 글루타치온을 둘러싼 '미백' 관련 소구는 규제 대상이므로, 여기서는 산화환원 기능에 한정해 서술한다.)

감지하고 켜는 스위치: Nrf2

방어망은 늘 같은 세기로 켜져 있지 않다. 필요할 때 증폭하는 스위치가 있는데, EP.1에서 소개한 Keap1–Nrf2 시스템이다. 산화 자극이 감지되면 전사인자 Nrf2가 핵으로 이동해 항산화 반응 요소(ARE)에 결합하고, 헴 산소화효소-1(HO-1), NQO1, 글루타치온 관련 효소 같은 항산화·해독 유전자들의 발현을 끌어올린다.⁴ 다시 말해 세포는 산화 부담을 감지하면 방어 유전자를 '증산'하는 적응 능력을 갖고 있다.

피부에서도 이 스위치는 핵심이다. 피부 세포는 Nrf2를 통해 항산화 단백질 유전자들의 전사를 조절하며, 이는 피부가 산화적 변형에 저항하는 특수한 방어 기제로 알려져 있다.⁵ EP.3에서 본 손상 연쇄에 맞서, Nrf2는 방어 쪽 저울추를 끌어올리는 역할을 한다.

방어선은 나이 들며 재편된다

이 방어망이 평생 똑같이 작동하면 좋겠지만, 나이와 광노화에 따라 균형이 재편된다. 사람 피부를 대상으로 한 연구에서, 카탈라아제 활성은 노화·광노화 피부의 표피에서는 오히려 증가한 반면 진피에서는 젊은 피부의 절반 수준으로 감소해, 표피와 진피 사이 격차가 벌어지는 양상을 보였다.⁶ 콜라겐과 탄력섬유가 있는 진피에서 방어가 약해진다는 점은 EP.3의 손상이 왜 진피에서 두드러지는지와 맞물린다.

비효소성 방어에서도 변화가 나타난다. 같은 연구에서 항산화 비타민인 알파-토코페롤(비타민 E)의 농도는 광노화·노화 피부의 표피에서 유의하게 낮았다.⁶ 종합하면, 나이 든 피부는 산화 부담은 늘고 방어는 부위별로 약해지는 쪽으로 기울며, 이 불균형이 노화 피부 산화 스트레스의 바탕이 된다.⁷

왜 '내인성'만으로는 부족한가

정리하면, 피부는 효소 릴레이(SOD·CAT·GPX), 마스터 항산화제(글루타치온), 감지 스위치(Nrf2)를 갖춘 정교한 자체 방어망을 이미 갖고 있다. 문제는 이 방어망에도 용량과 한계가 있고, 과도한 외부 자극이나 노화로 균형이 무너질 수 있다는 점이다.⁷

한 가지 더 짚어 둘 것이 있다. 지금까지 다룬 효소·글루타치온·Nrf2 외에도, 피부에는 가장 눈에 띄는 내생 방어자가 하나 더 있다 — 자외선을 직접 흡수하고 활성산소까지 소거하는 멜라닌이다. 다만 그 작동 방식이 지금까지의 방어망과 사뭇 달라 이 편에서는 잠시 미뤄 두었고, 이 시리즈 후반의 EP.9 — 오해받은 방어자에서 따로 조명한다.

바로 여기서 '밖에서 더하는 항산화'의 근거가 생긴다. 부족해진 방어를 보완하거나, 소진되는 내인성 항산화제를 아끼는 방향으로 외부 성분이 개입할 여지가 있는 것이다. 그렇다면 그 외부 성분들은 무엇이고, 각각 어디를 겨냥할까 — 다음 편에서 작용점별로 분류한다.