[특별기획] 제4장 흡연으로 야기되는 기타질환들(1)

흡연에 의해 발생되는 질환 중 가장 심각한 것은 물론 암이다. 담배속의 수십 종에 이르는 발암물질들이 암을 일으키는데 전체 암 사망자중 흡연으로 인한 것이 가장 큰 비중을 차지한다. 즉 폐암과 간암의 가장 큰요인이며 위암, 자궁암, 구강암, 후두암 등 모든 암의 원인으로 작용하는데 그 발암인자는 담배특이니트로사민, 다이 옥신화합물, 과산화수소등이다.

담배특이니트로사민이나 다이옥신 화합물에 의한 발암과정은 이전 단원에서 비중 있게 다루었으므로 이번 장에서는 과산화수소에 의한 발암과정과 COPD나 잇몸질환, 버거씨 병, 골다공증 등 담배가 일으키는 중요한 다른 질환들에 대해 조명해보고자 한다.
1. 과산화수소에 의한 발암작용

담배연기 속에 함유된 과산화수소가 폐암을 일으키는 주요원인이라는 연구결과가 나왔다.
헬스데이 뉴스는 미국 데이비드 캘리포니아대 ‘치프라 골드콘’박사가 미국 실험생물학회 연합회저널(FACEB) 2008년 3월호에 발표한 논문을 인용, 인간의 폐 세포를 담배연기와 과산화수소에 각각 노출시킨 결과 똑같은 폐암발생 패턴이 나타났다고 보도했다.

연구팀은 담배연기와 과산화수소가 담긴 시험관에 인간의 폐세포를 노출시켜 배양한 뒤 아무것에도 노출시키지 않은 대조군과 비교한 결과 담배연기와 과산화수소에 노출된 폐세포만이 똑같은 암발생의 분자적 특성이 나타났다고 발표했다.

이는 담배연기속의 과산화수소가 폐암발생에 중요한 역할을 하는 증거이다. 과산화수소는 공기 중에서 물과 산소로 분해된다. 2H2O2 → 2 H2O + O2 + 에너지 과산화수소는 생물체 안에서 퍼록시레독신이란 효소에 의해 조절되어 생명활동에 관여한다. 적은 양이 존재할 경우 생명활동은 둔화되며, 과다한 양이 존재할 경우 생물체는 괴사한다. 이 균형을 퍼록시레독신 효소가 조절한다.

과산화수소는 반응성이 높은 산소와 자유기를 형성하는 산화제이다. 공업용으로 만들어진 과산화 수소(過 酸化水素, H 2O2)는 투명하게 푸르스름한 산소와 수소의 화합물로서 수용액에서 거의 투명하게 보인다. 이는 강한 산화성이 있어서 주로 면이나 그 밖의 직물, 목재 펄프 등을 표백할 때 쓰이며 로켓 추진연료, 화장품, 의약품을 만들 때에도 쓰인다. 그리고 과산화수소자체나 과산화수소를 2차적으로 생성시키는 과산화 카바마이드(carbamide peroxi de)가 산화제나 표백제로써 소독약, 치아미백제 등 의료목적으로 많이 사용된다. 과산화수소의 분자구조는 물(H2O)에 산소가 하나 더 붙어있는 형태이다.

과산화수소가 상처부위를 만나면 물과 산소로 분리되어 거품을 부글부글 끓게 하는데 이 때 떨어져 나가는 활성산소가 주위에 있는 병원균을 무참히 살균하는 것이다.

살균효과는 상처부위의 혈액과 피부세포 내용물에 있는‘카탈라제’라는 효소가 과산화수소를 물과 활성산소로 분해하기 때문이다. 이렇게 분해된 활성산소는 강력 한 독성물질이라서 주변에 있는 모든 물질들을 파괴하고 산화시키며 부식시킨다. 이 말은 병원미생물도 파괴하고 우리 몸의 세포도 파괴하고 금속이나 기타 물질들 도 파괴한다는 뜻이다.

그런데 우리 몸의 피부세포가 과산화수소로부터 그렇게 큰 피해를 입지 않는 것은 우리몸에 ‘슈퍼 옥사이드 디스뮤타제’라는 강력한 방어 효소가 있기 때문이다. 그렇지만 이 효소가 100% 방어 할 수 있는 것은 아니기 때문에 우리 몸의 세포도 일정 부문 피해를 보게 된다. 인체 내에 흡수된 과산화수소는 체내의 여러 효소들에 의하여 더 강력한 산화제로 작용하면서 각종 생리적 대사물질들을 산화시켜 분해한다.

우선 과산화수소는 생체 내에서 슈퍼옥사이드[superoxide(O2-)]나 nitric oxide( NO) 등과 반응을 하여 수산기[hydroxyl (HO·)]나 퍼옥실기[peroxyl(ROO·)]또는 알콕실기[alkoxyl(RO·)] 등 활성산소를 함유하는 화학물질을 생성한다. 인체조직 내에서 자연적으로 생성되는 과산화수소는 중성백혈구(neutrophil)나 사립체와 같은 세포내소 기관, 타액선 세포들이나 세균 또는 폐등에서 생성된다.

이렇게 생리적 현상으로 만들어진 과산화수소는 철분이나 구리성분과 같은 이행성 금속이 관여하는 효소적 반응(Fenton reaction)의 하나인 자연발생적인 산화환 원 반응을 통하여 생체 내에서 매우 활성이 강한 산소화합물을 발생시킨다.

체내에서 만들어진 과산화수소나 흡연을 통해, 또는 치아미백제로써 외부로부터 공급된 과산화수소는 중성백혈구를 자극하여 Myeloperoxidase(MPO)라는 효소의 유리를 촉진시켜 강력한 산화제인 hypochlorous acid(HOCl)를 생성하게 한다. 동시에 과산화수소에서 비롯된 HOCl은 아미노산들을 chloride이온(체내에서 가장 농도가 높은 Halide이온)과 결합시켜 chloramine을 생성함으로써 고유한 단백질의 구조나 효소로써의 기능이 왜곡되도록 유도한다.

Chloramines는 HOCl보다 약한 산화제지만 반감기가 더 길고 여러 생체조직으로 확산되므로 매우 해로운 존재이다. 이 과정을 화학식으로 살펴보면 다음과 같다.

인용문헌:치과처방의 완성(대한민국학술원선정, 교육부지정 2020 우수학술도서

김영진 박사
• 건강보험심사평가원 상근 심사위원 역임
• 보건복지부장관 위촉 금연진료의료인 교육강사