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웰빙

미토콘드리아의 변화로 건강의 변화를 꾀하세요

8월 12 2019

에릭 마드리드(Eric Madrid MD)

이번 블로그에서 다룰 내용은 다음과 같습니다.

미토콘드리아는 말 그대로 모든 생물 유기체의 “발전소”입니다. 미토콘드리아는 세포 내에 존재하는 또 하나의 “세포”이며, 미토콘드리아가 없다면 우리 몸이 시시각각 기능을 발휘하는데 사용되는 에너지는 모두 소진되어 없어질 것입니다. 미토콘드리아는 적혈구를 제외한 우리 몸의 모든 세포에 존재합니다. 일반적인 세포의 경우에는, 세포벽 안에 약 1,000개의 미토콘드리아가 에너지를 생성하고 있습니다. 심장 근육에는 5,000개 이상의 미토콘드리아가 있습니다. 

건강한 기능의 미토콘드리아는 백퍼센트 충전된 휴대폰의 배터리와 같습니다. 배터리가 부족하고 충전이 여의치 않을 때는 휴대 전화의 사용을 최소화해야 하는 것처럼, 미토콘드리아의 기능이 부족하면 때 몸도 에너지 사용을 최소화하기 때문에 우리 몸은 근육통과 피곤함을 느끼게 됩니다. 

미토콘드리아에 숨겨진 과학

미토콘드리아의 주요 목적은 우리가 섭취하는 포도당이나 지방산을 숨 쉴 때 들이마시는 산소와 사용하여 에너지로 전환하는 것입니다. 이러한 과정은 아래에서 설명할 적절한 비타민미네랄, 그리고 기타 여러 가지 영양소가 갖추어져 있을 때 일어납니다. 미토콘드리아에 의한 에너지 생성은 우리가 깨어 있든, 잠들어 있든 상관없이 매 순간 진행됩니다. 

인체 세포 1그램과 태양 1그램을 비교한다면, 미토콘드리아는 태양보다 더 많은 에너지를 생산하기 때문에, 미토콘드리아야말로 우주에서 가장 강력한 생산 구조라고 할 수 있습니다. 포도당이나 지방산이 생화학적 변화 과정을 거쳐 전자(Electron)를 발생시키면, 미토콘드리아는 생산된 전자를 전자 전달계(Electron transport chain, ETC)라 불리는 포괄적 시스템으로 통과시킵니다. 이 과정이 바로 에너지 생성의 마술이 일어나는 단계입니다. 운동이나 금식을 하면, 새로운 미토콘드리아가 많이 만들어집니다. 이것이 바로 운동과 금식을 할 때, 우리 몸의 전반적인 에너지 레벨이 향상되는 이유입니다. 

두뇌는 우리 몸이 생산하는 에너지의 70%를 소비합니다.그 다음으로 에너지 소비가 많은 인체 기관은 심장과 신장, 그리고 간과 눈입니다. 따라서, 미토콘드리아의 기능에 장애가 생기면 다음과 같은 질환이 발생합니다. 

  • 노화 관련 청력 상실
  • 만성 피로(에너지 고갈)
  • 울혈성 심부전
  • 우울증 
  • 섬유 근육통(근육에 발생하는 통증)
  • 녹내장
  • 불임(정자의 에너지는 미토콘드리아에서 나옵니다)
  • 시력 감퇴 
  • 기억력 감퇴
  • 편두통
  • 조기 노화  

특정한 생활 습관은 미토콘드리아의 효능을 감소시킬 수 있습니다. 최상의 미토콘드리아의 기능을 유지하려면 균형 잡힌 생활이 필요할 수 있습니다. 잠도 충분히 자야 하며, 음식도 골고루 섭취하고, 다양한 과일과 채소를 통해 비타민과 미네랄, 그리고 식물성 영양소도 섭취해야 합니다. 또한, 일상 생활의 스트레스를 적절하게 관리하여 내부 신경계의 균형이 잘 이루어지도록 해야 합니다.. 

보충제를 섭취해야 하나요?

최선의 의도와 노력에도 불구하고 균형 잡힌 식단을 섭취하고 스트레스를 줄이는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 개인의 특수한 상황에 따라, 특히 만성 질환이 있는 경우, 보충제를 추가로 복용하는 것을 고려해 볼 수도 있습니다. 예를 들어, 당뇨병이나 고혈압, 암이나 소화기 질환 같은 경우는 특정 영양소의 대사 요구량이 증가할 수도 있습니다.

흥미롭게도, 일상적으로 운동하는 사람들은 영양소가 땀을 통한 과도하게 손실되어 영양소의 수치가 정상 수준보다 낮아질 수 있습니다. 따라서, 이러한 경우에는 평균 영양 섭취량보다 더 많은 영양소를 섭취해야 합니다. 또한, 연령이 높아질 수록 장내 영양소 흡수 능력이 크게 감소합니다. 

(아토르바스타틴과 심바스타틴 등의) 콜레스테롤 강하제와 (아테놀올, 카르베딜롤, 메토프롤올 등의) 베타 차단제, 또는 제산제나 이뇨제 같은 약물도 아래와 같은 보충제가 우리 몸에 흡수되지 않고 방출되도록 만들 수 있습니다.  

미토콘드리아 건강과 에너지 생산에 좋은 보충제

코엔자임 Q10 

코엔자임Q10(CoQ10)은 신체의 모든 세포가 적절하게 기능을 발휘하는데 필요한 보충제입니다. 우리 몸의 코엔자임 Q10 생산 능력은 일반적으로 40대 초반에 감소하기 시작하여 연령이 높아질 수록 계속해서 감소합니다. 또한, 콜레스테롤 수치가 높아 스타틴 약물을 복용하거나 당뇨병 환자인 경우에도 코엔자임 Q10의 수치가 낮아지는 경향이 있습니다. 권장 용량: 1 일 50 mg~ 300mg.

L-카르니틴 

L-카르니틴(Carnitine)은 에너지 생산에 꼭 필요한 중요한 아미노산입니다. L-카르니틴의 일차적인 기능은 유리 지방산 분자를 에너지 생산이 이루어지는 미토콘드리아로 수송하는 과정을 돕는 것입니다. 이는 유리 지방산이 베타-변형 (Beta-transformation) 과정을 거친 후에 일어나는 과정입니다. 

L-카르니틴은 우리 몸에서 합성되기도 하며, 특정 음식을 통해 섭취할 수도 있습니다. 채식주의자와 노인은 육식하는 사람이나 젊은 사람들보다 L-카르니틴 수치가 낮은 경향이 있습니다. 또한, (발포릭산, 페노바르비탈, 페니토인 또는 카르바마제핀 같은)특정 발작 약물을 복용하시는 분도 L- 카르니틴 수치가 낮습니다. 

2002년에 발표된 연구 결과에 따르면 L-카르니틴(과 알파 리포산)을 투약한 쥐의 경우, 미토콘드리아 기능이 향상되고 스트레스가 줄어들었다고 합니다. 2002년에 발표된 또 다른 연구 결과에서는 심장 건강 전반에 미치는 L-카르니틴의 장점에 대해 설명하고 있습니다. 권장 복용량: 1일 500mg ~3,000mg. 

PQQ (피롤로퀴놀린 퀴논) 

PQQ는 미토콘드리아 건강을 돕는 물질입니다. 2010년, 생물 화학 학회지(Journal of Biological Chemistry)에 발표된 연구 결과에 따르면, PQQ는 세포에서 새로운 미토콘드리아가 생성되는 과정, 과학 용어로 생물 발생(Biogenesis)이라는 현상에 도움이 될 수 있다고 합니다. 생물 발생은 본질적으로 말해, 우리 몸을 “더욱 활력있게” 만들어 줍니다. 또한, 리 노박사(Dr. Lee Know)는 자신의 저서인 미토콘드리아와 미래 약물(Mitochondriaand the Future of Medicine)에서 산화 작용으로 인한 손상으로부터 미토콘드리아를 보호하는데 PQQ가 도움이 된다는 사실을 밝혔습니다.

2013년, 영양 생화학 학회지(Journal of Nutritional Biochemistry) 에 발표된 연구 결과는 PQQ가 우리 몸의 염증 감소에 도움이 된다고 하였습니다. 또한, PQQ 복용 시, 미토콘드리아 건강 개선을 의미하는 다른 수치와 함께, CRP(C- 반응성 단백질)와 IL-6(인터루킨 -6)수치가 감소하는 등, 미토콘드리아의 건강이 개선됨을 의미하는 다양한 증거가 나타나고 있습니다. 아울러, PQQ에는 뇌를 보호하고 노화를 방지하는 효과가 있다고 믿어지고 있습니다. 다크 초콜릿에는 PQQ가 풍부하게 함유되어 있습니다. 권장 복용량: 1 일 10mg~ 40mg. 

D-리보스

운동 선수 같은 경우, 운동 전후에 D-리보스와 같은 중요 당분을 섭취하는 것이 좋습니다. D-리보스는 설탕 분자가 연관된 물질이지만, 고용량으로 섭취해도 당뇨병 환자에게 해롭지 않고, 혈당량에도 영향을 미치지 않습니다. L-리보스가 미토콘드리아의 에너지 생산을 도와준다는 연구 결과가 2008년, 당뇨 영양 학술지(Journal of Dietary Supplements)에 발표되었습니다. L-리보솜은 하루 최소 500mg을 안전하게 복용할 수 있습니다. 그러나, 사람에 따라 에너지 생산을 최적화하기 위하여 하루 3g에서 5g을 섭취하는 경우도 있습니다. 

비타민C

비타민 C는 지난 50 년 동안 가장 많은 연구가 이루어진 비타민 중 하나입니다. 과학 문헌 조사 결과, 1968년 이래 53,000건이 넘는 비타민 C 연구가 실시된 것으로 나타났습니다. 이러한 방대한 양의 연구 결과는 수많은 비타민 C의 혜택 중 강력한 면역 체계 구축이나 심혈관계 건강, 두뇌 건강과 피부 건강 촉진에도 큰 역할을 담당한다는 사실을 여과 없이 보여주고 있습니다. 

2009년, 미국 임상 영양 학회지(Journal of Clinical Nutrition)에 발표된 연구에 따르면, 6세 이상 인구의 7% 이상이 혈액 검사를 받았을 때 비타민 C가 부족한 것으로 나타났습니다. 조사 대상자의 절반 이상이 비타민 C가 풍부한 음식을 소량으로만 섭취한다고 합니다. 

비타민 C는 강력한 항산화제로서 미토콘드리아가 적절하게 기능하도록 도와줍니다. 신체가 충분한 양의 L- 카르니틴을 제조하기 위해서는 적절한 수준의 비타민 C가 필요합니다. 권장 복용량: 비타민 C 캡슐/정제 – 1일 250mg~ 2,000mg, 비타민 C 분말 - 1일 250mg ~ 2,000mg 또는, 비타민 C 구미 - 1일 250mg ~ 2,000mg

비타민 B군과 미토콘드리아 건강

리보플라빈 (비타민 B2) 

리보플라빈은 미토콘드리아 건강에 매우 중요한 영양소입니다. 리보플라빈은 FMN과 FAD와 같은 중요한 미토콘드리아 효소에 도와주는 역할을 하기 때문입니다. 이러한 “보조 인자”는 미토콘드리아가 에너지 분자인 ATP를 생성하는 데 필요합니다 

리보플라빈은 단백질, 지방, 탄수화물의 적절한 소화에 필요한 영양소입니다. 또한, 리보플라빈은 아미노산인 트립토판을 비타민 B3 (니아신)로 전환해 비타민 B-6가 필요합니다. 간 질환, 알코올 중독, 신장 질환 및 만성 설사를 앓고 있는 사람들은 리보플라빈 결핍의 위험이 있다는 사실이 2019년, 유전성 대사 질환 학회지(Journal of Inherited Metabolic Diseases)

에 발표된 바 있습니다.

비타민 B3 (니아신)

비타민 B3는 두 가지 형태로 나눌 수 있습니다. 첫째는 (니코틴산이라고도 하는) 니아신이고, 둘째는 (니코틴 아미드라고도 하는) 니아신 아미드입니다. 이 두 형태 모두 미토콘드리아 건강에 중요한 역할을 하는 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드(NAD)라는 물질의 전구체입니다. 

니아신은 우리 몸에서 일어나는 400여 가지 이상의 생화학 반응에서 보조 인자로 사용되어 주로 에너지 대사를 돕습니다. 니아신은 음식물을 에너지로 변환시키고 손상된 DNA를 복구하는데 도움을 줍니다. 

이러한 니아신이 결핍되면 우리 몸은 탄수화물이나 단백질 또는 지방을 분해할 수 없습니다. 니아신은 우리 몸에서 NAD로 전환되어 우리 몸이 제대로 된 기능을 발휘할 수 있도록 도와 주는 역할을 하는 것입니다. 

비타민 B5 (판토텐산)

비타민 B5는 코엔자임 A 합성에 꼭 필요한 수용성 필수 영양소입니다. 또한, 지방과 탄수화물, 그리고 단백질 대사에도 중요한 역할을 합니다. 지방산이 미토콘드리아로 이동하려면 비타민 B5가 필요합니다. 1996년에 발표된 연구에서는 비타민 B5가 미토콘드리아가 산화 작용으로부터 손상을 받지 않도록 도와주는 역할도 한다는 사실이 밝혀졌습니다.

비타민 B6 (피리독신)

비타민 B6는 당뇨 합병증을 예방하고 노화를 늦추며 심장 질환을 예방하는 등 다양한 건강상의 이점을 가지고 있습니다. 동물을 이용한 1981년 연구에 따르면, 비타민 B6의 20%가 미토콘드리아에서 발견되므로 미토콘드리아 건강에서 비타민B6의 중요성은 아무리 강조해도 모자람이 없다고 합니다. 또한, 2006년에 발표된 연구에서는 미토콘드리아의 항산화제 생산에 미치는 비타민 B6의 중요성을 보여주었습니다.

철분

철분은 우리 몸에서 가장 흔한 미네랄 중 하나입니다. 이는 우리 몸 전체에 산소를 운반하는 혈액을 구성하는 중요한 단백질인 헤모글로빈의 생산에 필요한 영양소입니다. 철분이 부족한 사람은 적혈구를 생성할 수 없어 빈혈이 생기고 피로감이 유발됩니다. 이러한 철분이 부족한 경우, 의사는 그 이유가 무엇인지 파악하는 것이 중요합니다.  

세계 보건기구(WHO)에 따르면 철분 결핍은 전 세계적으로 가장 흔히 발생하는 영양 장애 중 하나입니다. 전 세계적으로 빈혈의 50%는 철분 부족으로 인한 것으로 추산됩니다. 여성은 매달 생리를 하기 때문에, 철분 결핍은 남성보다는 여성에게서 더욱 흔하게 나타납니다.

최근 몇 년 사이에 철분이 미토콘드리아의 건강에도 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀지고 있습니다. 철분이 미토콘드리아의 여러 효소가 적절하게 기능하기 위해 필요합니다. 이러한 철분의 역할이야말로 빈혈이 아닌 사람도 피로감을 느끼는 이유에 대한 설명이 됩니다. 의사들은 페리틴(Ferritin)이라는 혈액 검사를 자주 실시하는데, 이는 철분 부족을 나타내는 검사입니다. 빈혈이 없는 사람이라고 하더라도 최적의 철분 농도인 50 ng/ml를 유지하는 것이 좋습니다. 철분은 비타민 C 보충제와 함께 섭취하면 가장 잘 흡수됩니다. . 

참고문헌

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  2. Ann N Y Acad Sci. 2002 Apr;959:491-507. (L-carnitine and heart health)
  3. J Nutr Biochem. 2013 Dec;24(12):2076-84. doi: 10.1016/j.jnutbio.2013.07.008.
  4. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018 Oct 23;115(43):10836-10844. doi: 10.1073/pnas.1809045115. Epub 2018 Oct 15.
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  6. American Journal of Clinical Nutrition. 2009 Nov;90(5):1252-63. doi: 10.3945/ajcn.2008.27016. Epub 2009 Aug 12.
  7. Balasubramaniam S, Christodoulou J, Rahman S. Disorders of riboflavin metabolism. J. Inherit. Metab. Dis. 2019 Jan 24;
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  10. J Biol Chem. 1981 Jun 25;256(12):6041-6.

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