손상의 연쇄

첫 번째 도미노: 지질과산화

활성산소가 세포에서 가장 먼저 공격하는 표적 중 하나가 세포막의 지질이다. 산화물질인 자유라디칼은 탄소 이중결합을 가진 지질, 특히 다불포화지방산(PUFA)을 공격하는데, 한 번 시작되면 스스로 번져 나가는 연쇄 반응이라는 점이 핵심이다. 하나의 라디칼이 지질에서 수소를 떼어내면 지질 라디칼이 생기고, 이것이 산소와 반응해 또 다른 라디칼을 만들어 이웃 지질을 공격하는 식으로 자기 증식한다.¹

이 연쇄의 끝에서 말론디알데하이드(MDA), 4-하이드록시노네날(4-HNE) 같은 2차 알데하이드가 만들어진다. 이 부산물들은 단백질·DNA와 반응해 손상을 퍼뜨리는 '2차 전령' 역할을 하며, 세포막의 유동성과 온전함을 떨어뜨린다.¹ 다시 말해 지질과산화는 그 자체로 끝나지 않고, 다음 단계의 손상을 촉발하는 방아쇠가 된다.

콜라겐이 무너지는 길: MMP-1

지질과산화는 진피의 핵심 구조물인 콜라겐 분해와 직접 연결된다. 연구에 따르면 UVA가 유발한 지질과산화와 유기 과산화물은 콜라겐 분해효소인 MMP-1(기질금속단백분해효소-1)의 발현을 끌어올리는 신호로 작용한다.² 실제로 철 킬레이트제로 지질 과산화물 생성을 차단하면 UVA에 의한 MMP-1 증가가 줄어들어, 지질과산화가 MMP-1 활성화 경로의 중요한 사건임이 확인되었다.²

MMP-1이 왜 문제일까. 급성 자외선 노출은 피부 세포에서 MMP-1의 새로운 생성을 크게 늘리고, MMP-1은 1형 콜라겐 섬유의 특정 부위를 잘라 콜라겐 분해를 개시한다.³ 콜라겐은 피부의 장력과 탄탄함을 지탱하는 골조이므로, 이 골조가 반복적으로 잘려 나가고 새 합성이 이를 따라잡지 못하면 주름과 처짐으로 이어진다.³

엘라스틴의 역설: 광노화성 탄력섬유증

탄력을 담당하는 엘라스틴에서는 조금 다른, 그러나 더 역설적인 일이 벌어진다. 만성 자외선 노출로 손상된 피부의 진피에는 단순히 엘라스틴이 '줄어드는' 것이 아니라, 비정상적인 탄력 물질이 뒤틀린 형태로 대량 축적되는데 이를 광노화성 탄력섬유증(solar elastosis)이라 한다.⁴ 겉보기엔 탄력 성분이 많아 보이지만, 구조가 흐트러져 제 기능을 못 하는 '나쁜 엘라스틴'이 쌓이는 것이다.

이 과정에도 분해효소가 관여한다. 광노화 피부의 상부 진피에서는 MMP-12 같은 효소가 탄력섬유 물질과 함께 발현되며, 트로포엘라스틴 등 탄력 관련 단백질을 분해해 탄력섬유의 소실과 이상 물질 축적을 부추기는 것으로 보고된다.⁴ 임상적으로 이는 깊은 주름, 늘어짐, 칙칙한 피부톤으로 나타난다.

DNA에 새겨지는 흔적

손상의 연쇄는 세포핵의 DNA에까지 이른다. 자외선은 두 갈래로 DNA를 건드리는데, UVB는 주로 인접한 염기끼리 결합시키는 사이클로부테인 피리미딘 이량체(CPD)라는 직접 손상을 만들고, UVA는 활성산소를 통한 산화적 손상을 일으키는 것으로 알려져 왔다.⁵ 흥미롭게도 사람 피부를 UVA에 노출시킨 연구에서 CPD가 가장 흔한 산화 손상 표지인 8-oxo-dG보다 더 많이 생성되어, UVA 손상이 산화만으로 설명되지 않음을 보여주었다.⁶

핵심은 활성산소가 지질·단백질뿐 아니라 유전정보에도 흔적을 남긴다는 점이다. 만성적이고 과도한 자외선 노출은 활성산소의 과잉 생성, 세포외기질 항상성 교란, DNA 손상, 만성 염증으로 이어지며, 이 요소들이 서로 맞물려 광노화를 심화시킨다.⁷

왜 '연쇄'라고 부르는가

지금까지의 흐름을 다시 보면 하나의 패턴이 보인다. 활성산소가 지질을 산화하고, 지질과산화 산물이 콜라겐 분해효소를 깨우고, 그 사이 엘라스틴 구조가 뒤틀리며, DNA에도 손상이 쌓인다. 각 단계가 다음 단계의 원인이 되는 '연쇄'이기에, 초기에 활성산소의 과잉을 억제하는 것이 뒤따르는 손상 전체를 줄이는 관건이 된다.⁷

그렇다면 우리 몸은 이 연쇄를 그냥 두고 볼까. 다행히 피부에는 이 도미노를 초입에서 끊어내도록 진화한 자체 방어 시스템이 있다. 그 1차 방어선의 정체는 다음 편에서 다룬다.