미세먼지로 인한 인체의 피해를 항산화 물질로서 예방하는 연구결과를 탐구해보는 활동을 추천드립니다. 미세먼지가 눈에 미치는 영향과 활성산소 및 항산화 물질을 학습하고, 이를 활용한 항산화 천연물 약물을 연구해보세요.
1 .미세먼지가 '눈'에 영향을 미친다?
미세먼지는 코와 입을 통해 유입돼 알레르기성 비염, 기관지염, 폐기종, 천식과 같은 기관지 질환 및 폐포 손상 유발을 일으키는 것으로 알려져 있다. 코와 입을 통한 미세먼지 유입은 황사마스크를 착용하면 어느 정도 방지할 수 있다. 그러나 우리 모두 간과하고 있는 곳은 '눈'이다. 눈은 피부에 둘러싸여 있는 다른 장기 기관과 달리 외부 환경에 그대로 노출된 기관이다. 잠자는 시간을 제외하면 항상 노출되기 때문에 각별한 관리가 필요하다.
미세먼지와 접촉이 잦으면 염증성 눈질환인 알레르기성 결막염, 각막염 등의 발병 확률이 높아진다. 고려대병원 안과 연구팀은 미세먼지 성분 가운데 하나인 이산화타이타늄이 동물의 안구 염증을 일으키는 것을 확인했다. 초미세먼지가 안구 표면을 자극해 염증성 사이토카인을 증가시키고 눈물막의 안정성을 약화시킨다는 해외 연구도 있다. 미세먼지가 아니라 하더라도 현대인은 하루 종일 스마트폰이나 컴퓨터 같은 전자 기기에 노출된다. 눈의 피로가 쌓인다.
눈은 빛에 직접 노출되기 때문에 빛 에너지, 높은 대사 활동 영향으로 산화스트레스 발생 빈도가 매우 높다. 여기에 미세먼지 같은 이물질이 들어오면 눈은 스스로를 보호하기 위해 활성산소를 급격히 증가, 눈 질환이 가속화된다. 활성산소로 인한 산화스트레스를 최소화하고 질병을 예방하는 방법 가운데 하나가 항산화 천연물, 천연물 기능식품을 이용하는 것이다. 특히 천연물은 강한 항산화 효과가 있는 폴리페놀을 다량 함유하고 있다. 공명 구조를 통해 활성산소를 효율 높게 제거한다.
2 . 활성산소 및 항산화 물질이란?
사람은 살아가기 위해 음식물을 섭취한다. 그럼 우리 몸은 이 음식물을 소화효소를 사용해 분해하고, 그 과정에서 나온 에너지를 살아가는데 사용한다. 소화로 인해 흡수된 양분은 세포 소기관인 미토콘드리아에서 적혈구가 가져온 산소와 결합해 산화한다. 이 과정에서 에너지와 열을 발생시키고, 이는 세포들이 살아가는 에너지가 된다. 즉 미토콘드리아라는 공장에서 음식영양분을 연료로 에너지를 만들어내고 있는 것이다. 하지만 공장에서는 매연이나 폐수가 나오기 마련, 우리의 작은 세포 안 공장도 오염물질을 내뱉는다.
활성산소가 바로 그것이다. 호흡할 때 체내에 들어오는 산소의 2~3%정도가 완전히 산화하지 못하고 불안정해진 활성산소가 된다. 이런 종류의 원자를 자유라디칼(free radical)이라고 부르는데, 짝을 짓지 못한 전자를 가지고 있어 반응성이 매우 크다. 반응성이 크다는 것은 다른 원소들과 쉽게, 그리고 빠르게 결합할 수 있다는 의미이며 활성산소도 이에 속한다.
즉 활성산소는 짝을 만들고 싶어 체내를 돌아다니며 호시탐탐 다른 원소들을 노리는 무서운 존재라고 할 수 있다. 활성 산소는 짝 잃은 전자를 무기로 이미 잘 결합돼 있는 원소들 사이로 다가가 그 결합을 끊고 안정된 원소들을 납치해 간다. 그렇게 되면 활성산소 때문에 짝을 잃은 다른 원자들도 불안정해지며 이는 곧 세포의 붕괴로 이어진다.
이 무서운 활성산소는 체내의 무법자다. 우선 세포외벽인 세포막을 공격해 세포의 구조를 무너뜨리고 세포내의 다른 기관들도 공격하게 된다. 이 과정에서 우리 몸은 면역력을 잃게 돼 당뇨병, 암 등의 질병으로 이어진다. 그리고 활성산소가 유전자를 파괴하게 되면 세포의 재생능력이 떨어지기 때문에 관절염이나 백내장 등의 퇴행성 질환이 생기는 원인이 되기도 하며 인체의 노화를 촉진시킨다.
항산화는 산화의 억제를 뜻한다. 우리 몸에 활성산소가 발생되면 항산화효소인 ‘슈퍼옥사이드 디스뮤타제(Superoxide Dismutase ; SOD)’를 분비하게 돼 활성산소를 제거한다. 약품이나 식품 광고에서 많이 들을 수 있는 이 항산화제는 대표적으로 비타민C가 있다. 그 외에도 비타민A, E 또한 항산화효과가 있으며 이들이 함유된 과일이나 야채들은 이미 우리가 알고 있는 건강 식품들이다. 거기에는 브로콜리나 시금치, 토마토, 검은콩 등이 있으며 와인이나 복분자에도 항산화물이 들어있다.
3. 미세먼지의 습격으로부터 눈을 보호하는 약물
현재 식품의약품안전처가 인정하는 눈 건강기능식품의 기능성 항목에는 안구건조증 예방, 황반색소 밀도 유지, 피로도 개선이 있다. 루테인 복합물, 제아잔틴 추출물, 빌베리 추출물, 헤마토코쿠스 추출물 등이 기능성 원료로 인정받아 사용되고 있다.
새로운 소재와 기능성 발굴도 활발하다. 한국과학기술연구원(KIST) 강릉분원 천연물연구소는 안구 질환의 예방 및 치료 목적의 항산화 천연물을 집중 개발하고 있다. 천연물 라이브러리와 초고속 활성 검색 시스템을 활용, 효능이 우수한 후보 소재를 발굴한다. 실험으로 유효성을 검증한다.
최근 비타민 함유량이 매우 높은 감나무잎이 주목받았다. 항산화 효과로 인해 눈 건강에 뛰어난 효과가 있는 것을 확인했다. 새로운 기능성 원료로 인정될 것으로 기대된다. 국내산 토종 산채류에도 클로로겐산, 카페오일퀴닉산 등 화합물이 다량 함유돼 있다. 눈 건강 개선 효과가 기대된다.
옛말에 '몸이 천 냥이면 눈이 구백 냥'이라고 했다. 인간은 정보의 80%를 눈을 통해 받아들인다. 그만큼 눈이 매우 중요한 감각 기관이라는 데 이견이 없을 것이다. 우리의 소중한 눈, 외부의 끝없는 습격으로부터 보호와 관리가 절실하다.
4. 탐구 논문 추천
https://scienceon.kisti.re.kr/commons/util/originalView.do?cn=TRKO202200013479&dbt=TRKO&rn=
'천연물을 이용한 미세먼지 대응 심혈관질환 제어 연구' 논문을 추천드립니다. 미세먼지가 유발하는 여러 질병을 어떻게 치료할 수 있을지를 자신의 진로와 연관지어 탐구해 보세요.
참고문헌
https://www.etnews.com/20170920000273
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