EC SOD 활성도와 성장기 아연의 관련성

1. 아연의 체내 기능

아연은 미량 영양소로서 체내에서 여러 기능과 대사에 관여한다. 아연은 효소의 구성요소로서 탄수화물, 단백질, 지질, 핵산의 합성과 분해에 관여한다. 특히 DNA 복제, RNA 전사에 관여함으로써 세포분화, 증식을 포함한 유전자 발현과정에서 필수적인 역할을 한다. 따라서 세포분화, 생식, 성장, 조직 및 골격 형성, 면역 기능 등이 원활하게 이루어지게 하는 작용을 한다. 또 아연은 지방세포로 포도당이 유입되는 것을 조절하는 인슐린 작용에 영향을 미치며 성장 호르몬, 성 호르몬, 갑상선 호르몬, 프로락틴 등의 호르몬 활성과도 관련이 있다. 24, 25)

 

아연은 체내에 소량 저장되므로 성장이 빠르게 이루어지는 시기에 아연이 결핍되면 아연을 필요로 하는 효소와 호르몬의 작용이 정상적으로 이루어지지 못해, 성장 속도가 저하되는 것은 물론 정신지체, 골격 이상, 피부질환, 머리카락의 영양 결핍, 성적 능력의 미성숙 등의 다양한 결핍을 초래할 수 있다. 15, 16) 아연 결핍은 개발도상국의 아동에게서 흔히 발견되고 있다. 26, 27)

 

아연이 결핍되었을 때 단순히 성장 지연뿐 아니라 설사, 호흡기 질환 등이 발생했는데, 이들에게 아연을 보충해주었을 때 성장이 좋아졌고, 설사와 호흡기 질환의 발생률도 감소하였다. 28) 아연 영양 상태가 불량한 영아와 아동이나, 모유 영양을 오랫동안 실시한 영아에게 아연 보충을 해주었을 때, 성장이 좋아지는 것을 관찰할 수 있었다.

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2. 아동의 아연 영양 상태

아동기는 신체의 성장 발육이 왕성하며, 신체기능의 조절 및 사회인지적 능력이 발달하는 중요한 시기이다. 따라서 아동기의 영양은 성장 발달뿐만 아니라 일생의 건강에 영향을 미칠 수 있으므로, 학령기 아동에 대한 식생활 관리와 영양 교육의 중요성이 강조되고 있다. 1) 아연은 비교적 여러 식품에 들어 있기는 하나 그 함량은 식품에 따라 많은 차이가 있다. 아연의 가장 우수한 급원은 육류, 가금류, 패류 (특히 굴)등의 동물성 식품이며, 이러한 식품들에 함유된 아연은 체내에서 이용률이 높다. 29, 30)

 

곡류 및 채소류는 동물성 식품에 비해 적은 양의 아연을 포함하고 있을 뿐 아니라, 아연 흡수를 저해하는 중요한 성분인 피틴산을 함유하고 있어 아연의 이용률이 대체로 낮다. 아연의 함량이나 피틴산의 함량은 곡물의 종류, 도정하는 방법에 따라 많은 차이가 있다. 도정하지 않은 곡류 위주의 식사를 하면 피틴산의 섭취량이 높으므로, 아연 섭취량이 높더라도 실제로 체내에 흡수되는 아연의 양은 낮아지게 된다. 또 아연의 체내 이용률은 식이를 구성하는 요소나 개인의 건강 상태에 따라 다르나, 일반적으로 식품이나 식사에 함유된 아연의 10-35% 정도가 흡수된다. 29, 30)

 

한국인의 아연 섭취 수준은 주로 성인이나 노인을 대상으로 연구되었으며, 아연 섭취량은 영양 권장량의 40-50% 정도로 조사되었다. 11, 13, 14) 그러나 이와 같은 아연 섭취량에 대한 보고는 식품 중의 아연 함량에 대한 자료가 미흡하여 부분적으로 평가된 결과이므로, 정확한 자료로 보기 어렵다. 아연 함량이 낮은 곡류 위주의 식사를 하는 우리나라 아동의 경우 아연 섭취량이 비교적 낮을 것으로 우려된다. 특히 식물성 식품 위주로 식사가 이루어지기 쉬운 벽지농촌의 아동은 아연 섭취가 부족하기 쉬울 것으로 생각된다.

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3. 아연 영양 상태 평가 지표

지금까지 아연의 생화학적 평가를 위해 가장 널리 사용되는 것은 혈청의 아연 농도를 측정하는 방법이다. 그러나 혈청의 아연 농도는 식이 변화, 체내 아연 보유도의 변화에 민감하게 반응하지 못하는 것으로 보고되었다. 따라서 혈액 중의 아연 농도는 체내에 교환 가능한 아연 pool의 크기를 나타내는 지표라고 보는 것이 오히려 더 적절하다. 소변으로 배설되는 양은 비교적 적은 양이기는 하나, 건강한 사람의 체내 아연 보유량의 변화를 반영한다. 땀은 아연 배설의 또 다른 경로이지만 정확하게 측정하기 어렵다. 16, 29-31) 따라서 체내 아연 영양 상태를 민감하게 나타내 주는 생화학적 지표가 아직까지 제시되어 있지 못하지만, 최근에는 EC SOD 활성도가 식이 아연 섭취량 및 혈청 아연 농도에 민감하게 반응하는 지표로 보고되었다. 23) EC SOD는 세포 내의 CuZn SOD 및 Mn SOD와 함께 SOD를 구성하는 효소로서, 체내에서 superoxideion을 제거함으로써 산화적 스트레스 반응을 중단시켜 산화적 스트레스를 낮춰주는 작용을 한다. 15)

 

4. 아연과 항산화작용

산화적 손상은 oxygen radical species가 과다할 때 발생하므로, tissue integrity를 유지하기 위해서는 reactivefreeradicals의 생산량과 이 radicals을 제거하는 oxidantdefensesystem 간에 균형이 이루어져야 한다. 체내에는 다행히 인체를 산화적 손상으로부터 보호하기 위한 biological antioxidant systems이 발달되어 있다. biological antioxidant systems은 효소적 체계와 비 효소적 체계로 구성되어 있다. 효소적 체계는 CuZn SOD, Mn SOD, Se-GSH-Px, GSH-Red 및 catalase 등으로 구성되어 있다. 또 비 효소적 체계는 항산화물질로 구성되어 있는데, 여기에는 비타민 C,α-tocopherol, provitaminA carotenoid 및 urate가 포함된다. 19-21)

 

특히 아연은 항산화작용에 널리 관여하므로, 체내에서 아연이 부족할 때 산화적 손상이 증가하는 것으로 보고되었다. 아연이 항산화 체계로 작용하는 기전은 1) CuZnSOD의 구성 요소 2) SH 기를 풍부히 갖는 metallothionein과의 관계를 통해 3) 산화적 스트레스를 증가시키는 철 및 구리와 같이 redoxactive 한 금속과 membranebinding sites와 경쟁하기 때문이다. 15-18) 세포막, 단백질, 핵산 등에 산화적 손상이 증가하면 당뇨병, 동맥경화증, 암, 백내장 등의 만성질환에 대한 위험성이 증가하는 것으로 알려졌다. 32-34)