산화질소(NO), 산화질소 전구체와 대사체의 차이점, 비강(코)호흡

산화질소란 무엇이며, 비강호흡(코호흡)과 산화질소 생성과의 관계, 산화질소가 생명체 내에서 어떤 작용을 하는지, 산화질소 복용 시 주의점 등을 알아봅니다.

 

목차

산화질소(NO, 일산화질소)란 무엇인가?

          인체 내의 산화질소의 발견과 규명

          공기 중의 상온 환경에서의 산화질소 성질

생체 내에서의 산화질소(NO, 일산화질소) 작용 및 기능

산화질소(NO)와 비강호흡(코 호흡)의 중요성

산화질소 전구체와 산화질소 대사체의 차이점

산화질소가 풍부한 식품들

산화질소(NO)의 복용시 주의점

결론

 

산화질소(NO, 일산화질소)란 무엇인가?

산화질소(nitric oxide, 일산화질소)는 산소하나, 질소하나가 결합된 물질이며 기체이다. 이름이 비슷하다고 해서 이산화질소(NO2)나 아산화질소(N2O)와 혼동하면 안 된다. 산화질소(NO)는 냄새나 색이 없다.

인체 내의 산화질소의 발견과 규명

1998년 노벨 생리의학상은 인간의 신체내의 산화질소를 발견한 3명의 과학자들에게 돌아갔다. 이 과학자들이 연구한 물질은 오존을 파괴하는 지구온실화의 주범인 일산화질소인데, 인체에서는 오히려 심혈관 내에서 신호전달물질로 비아그라의 기전처럼 혈관을 확장시켜 혈액순환을 돕는 것을 밝혀냈다. 단백질이나 호르몬이 아닌 기체(산화질소, NO)가 세포막을 통과한다는 점을 최초로 밝혀낸 것과 이렇게 세포막을 통과해서 세포로 들어가서 세포의 기능을 조절한다는 것을 알아낸 것이다. 을 받았다. 이 과학자들이 연구한 물질은 오존을 파괴하는 지구온실화의 주범인 일산화질소인데, 인체에서는 오히려 심혈관 내에서 신호전달물질로 비아그라의 기전처럼 혈관을 확장시켜 혈액순환을 돕는 것을 밝혀냈다. 단백질이나 호르몬이 아닌 기체(산화질소, NO)가 세포막을 통과한다는 점을 처음으로 밝혀낸 것과 이렇게 세포막을 통과해서 세포로 들어가서 세포의 기능을 조절한다는 것을 최초로 알아낸 것이다.

공기 중의 상온 환경에서의 산화질소 성질

기체상태에서는 이온을 형성하기 쉽기 때문에, 일반적인 상온 환경에 노출되면 산소와 결합(산화)이 쉽게 일어난다. 이산화질소로 곧바로 변질된다. 액체형태의 질소산화물은 폭발에 매우 민감하고, 증류 시 폭발할 수 있으므로 산업에 이용될 때 특별한 관리 감독하에 사용된다.

 

 

생체 내에서의 산화질소(NO, 일산화질소) 작용 및 기능

 

산화질소는 모든 생물의 생체 내에서는 매우 중요한 역할을 한다. 역할을 하고나서 몇 초 지나지 않아 분해된다.

산화질소(NO)는 내피세포유래이완인자(Endothelium-derived relaxing factor (EDRF))이며 산화질소합성효소(Nitric oxide synthases(NOS))에 의해 L-아르기닌(L-arginine), 산소 및 NADPH(Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate. 환원형 합성 동화작용에 사용되는 보조인자)로부터 내생적으로 생합성된다. 아르기닌으로부터 일산화질소(NO)의 효소적 생성과정에서 시트룰린(citrulline)이 부산물로 생성된다. 아르기닌은 먼저 N-하이드록실-아르기닌으로 산화된다. 이 때, 산화질소의 방출과 함께 시트룰린으로 산화된다. 산화질소는 반응성이 매우 높아 자신의 역할을 하고 나서 몇 초의 수명을 다한 후 사라지지만 인접한 세포사이로 확산이 매우 자유롭다. 

• 산화질소의 역할은 면역 작용과 혈관 확장이다.
• 강력한 혈관팽창 물질으로 동맥 이완, 혈액흐름 원활 : 순환 관련 질환들을 개선시킬 수 있다.
• 협심증(angina), 관상동맥 심장질환, 간헐성 파행(불충분한 다리순환) 및 고혈압
• 항동맥경화성 작용 및 효과 - 특히 혈관 내피세포에서의 NO활성으로.
• 국부적인 조절인자 및 신경전달물질
• 혈중 산소농도 유지를 위해 혈관벽의 내피세포가 산화질소 합성요소로 일산화질소 생산
• 근육세포에 작용, 혈관확장, 산소공급 원활화

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산화질소(NO)와 비강호흡(코 호흡)의 중요성

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입으로 숨쉬는 것(구강호흡)과 코로 숨 쉬는 것(비강호흡)의 차이가 있다. 코가 막히면 머리가 맑을 수가 없어 학습을 잘할 수가 없고, 목(편도)이 자주 붓게 되어 오히려 코막힘이 발생하며, 턱의 기형에 가장 큰 원인임은 일반적인 상식이다. 그것보다 더 중요한 사실은 코로 숨 쉬는 경우만 산소공급을 제대로 받아 산화질소를 생성한다는 것이다. 평생 호흡만 올바르게 해도 혈관 관련 질환들에서 멀어질 수 있다. 그러므로 반드시 코로 숨쉬기 위한 노력을 해야 한다. 

• 비강호흡은 20% 더 많은 산소를 마실 수 있다.
• 코 점막 및 코털은 각종 세균, 병원균과 먼지 등을 막아준다.
• 코로 호흡할 때, 비강에서 공기의 온도를 조절한다.
• 코로 흡입된 공기는 비강을 거쳐 부비동을 지나면서 혈관 벽 내에서 산화질소를 만남
• 코로 흡입된 공기를 입을 다물고 벌소리(허밍)를 내면 산화질소량을 최대 15배 증가시킴

코를 통해 공기를 들이마시면 점막을 넘어 부비강으로 들어가고 산화질소가 생성된다. 심장과 혈관과 같은 모든 내장의 벽을 구성하는 근육(불수의근, 평활근)에 필요한 산화질소가 생성된다. 따라서 코로 숨을 쉬지 않으면 실제로 혈액이 제대로 기능하는 데 필요한 모든 산소를 공급받지 못하게 된다. 그 결과 피곤과 짜증으로 인한 과잉행동이나 화를 더 불러올 수 있다.

 

산화질소 대사체와 산화질소 전구체의 차이점

질소산화물(NO)의 대사체와 전구체는 모두 체내 산화질소의 생성과 조절에 관여하지만 역할은 서로 다르다.

질소산화물 전구체는 신체가 산화질소를 만드는 데 사용할 수 있는 분자이다. 질소산화물 전구체의 예로는 산화질소를 생성하는 효소 경로의 핵심 구성 요소인 아미노산인 L-아르기닌과 비강(코)과 입안과 장의 특정 박테리아에 의해 산화질소로 전환될 수 있는 질산염이 있다. 

반면에 산화질소 대사체는 체내에서 산화질소가 분해되어 생성되는 분자이다. 산화질소는 반감기가 짧기 때문에 다른 화합물로 빠르게 분해된다. 산화질소의 주요 대사산물 중 하나는 아질산염으로, 특정 조건에서 다시 산화질소로 전환될 수 있다. 빠른 효과를 보려면 산화질소 대사체가 더 유리하다. 게다가 특성 조건에서 다시 산화질소로 전환되기 때문에 흡수율도 더 좋다.

산화질소 전구체는 신체에서 산화질소를 생성하는 데 사용되는 반면, 산화질소 대사체는 산화질소가 분해된 결과물이다. 두 가지 유형의 분자는 산화질소 생성 및 조절과 관련된 다양한 경로와 과정에 대한 통찰력을 제공하기 때문에 체내 산화질소 수치를 이해하고 조절하는 데 유용할 수 있다. 

 

산화질소가 풍부한 식품들

 체내 산화질소 생성을 위한 구성 요소를 제공하는 질소가 풍부한 식품이 많이 있다. 사실상 대부분의 음식에 질소 함유되어 있긴 하다. 그러나 연령과 몸의 상태에 따라 더 많은 질소가 필요하다. 대부분 산화질소 전구체의 형태라고 보면 된다. 다음은 몇 가지 예이다.

육류: 소고기, 돼지고기, 닭고기는 모두 산화질소 생성에 필수적인 단백질의 좋은 공급원이다.

해산물: 생선, 새우 및 기타 해산물도 단백질 함량이 높으며 신체에 좋은 질소 공급원이 될 수 있다.

잎이 많은 채소: 시금치, 케일, 콜라드 그린과 같은 채소에는 질산염이 풍부하여 체내에서 산화질소로 전환될 수 있습니다.

비트: 비트는 질산염이 풍부하여 산화질소 생성을 촉진하는 데 도움이 될 수 있는 또 다른 채소입니다.

마늘, 상추 : 마늘과 상추에는 체내 산화질소 수치를 높이는 데 도움이 되는 화합물이 함유되어 있는 것으로 알려져 있습니다.

감귤류 과일: 오렌지, 자몽 및 기타 감귤류 과일에는 비타민 C가 풍부하여 체내 산화질소 생성을 도울 수 있습니다.

전반적으로 다양한 단백질 공급원, 채소, 과일이 포함된 균형 잡힌 식단은 신체가 산화질소를 생성하는 데 필요한 영양소를 공급하는 데 도움이 될 수 있다.

 

산화질소(NO)의 복용시 주의점

먼저 정확한 복용법을 숙지하고 복용하여야 한다. 주로 충분한 물과 함께 섭취하는 것을 기본으로 한다. 다만, 과다복용은 무조건 주의를 요한다. 산화질소(NO)는 필수적이며, 우리 몸에서 여러 가지 중요한 역할을 하지만, 너무 많이 생성되면 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 다음은 산화질소 과다 생성의 잠재적 결과이다. 

 

가슴떨림, 두통이나 위통: 산화질소가 몸의 약한 부분에 먼저 작용할 때, 몸의 약한 부분 또는 몸의 좋지 않은 부분이 먼저 반응한다. 이때, 가슴떨림, 두통이나 위통 등을 경험할 수 있으며 바로 복용을 중지한다.

염증: 산화질소는 "특정 상황에서" 전구 염증 물질로 작용하여 만성 염증과 조직 손상을 유발할 수 있다.

저혈압: 산화질소는 강력한 혈관 확장제로서 혈관을 이완시키고 확장시킬 수 있다. 이는 경우에 따라 도움이 될 수 있지만, 과도한 혈관 확장은 저혈압(저혈압) 및 어지러움, 피로, 실신과 같은 관련 증상을 유발할 수 있다. 혈압약을 투약하는 중이라면 반드시 전문가와 상의하여 관찰하고 조절해야 한다.

출혈 증가: 산화질소는 혈액 응고를 억제하여 출혈 및 출혈의 위험을 증가시킬 수 있다. 피린계 혈액을 묽게하는 약을 복용 중이라면 반드시 전문가와 상의하여 관찰하고 조절해야 한다.

신경학적 문제: 높은 수준의 과도한 산화질소는 신경 세포에 독성을 일으켜 발작 및 인지 장애와 같은 신경학적 증상을 유발할 수 있다.

면역 기능 장애: 산화질소가 과도하게 생성되면 면역계의 정상적인 기능을 방해하여 감염 및 기타 건강 문제에 대한 취약성이 높아질 수 있다.

 

반드시 전문가와 상의하여 섭취하여야 한다.

이러한 영향은 일반적으로 통제되지 않은 "과도한" 산화질소 생성과 관련이 있다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 대부분의 경우 산화질소는 혈압을 조절하고 면역 기능을 지원하며 건강한 혈액 순환을 촉진하는 등 신체에 유익한 역할을 한다. 신체의 다른 많은 물질과 마찬가지로 산화질소도 균형이 중요하며, 산화질소 수치가 과도하거나 불충분하면 문제가 될 수 있다. 

 

결론

명상에서 호흡법을 배워보면 들이마시는 숨은 반드시 코로 하도록 규정되어 있다. 그리고 명상의 호흡법 중에는 코로 숨을 들이마신 후, 벌소리를 내는 허밍을 하는 것도 있다. 과학적으로 이렇게 숨을 쉬는 것은 산화질소량을 증가시키며 건강을 지킬 수 있게 한다는 사실이 밝혀졌다.(New Scientist) 평소에 호흡만 제대로 해도 큰 도움이 된다. 그러나 연령이나 건강의 상태에 따라 산화질소가 부족한 경우가 많이 나타나고 있으며, 이럴 경우 음식으로의 섭취 외에 보충제를 섭취하여 산화질소 생성을 늘리는 것을 추천한다. 또한 산화질소를 과도하게 섭취하여 위에서 언급한 부작용이 느껴졌을 때, 곧바로 복용을 끊거나 양을 대폭 줄이고 전문가와 상의하는 것을 강력히 추천한다. 

 

 

 

 

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참고자료

2019년 `구강과학저널'(Journal of Oral Science) 61호

2018년 11월 `신경과학저널'(Journal of Neuroscience)엔 코 호흡을 할 때 기억력 테스트 

멜리사 달 (2011-01-11). "'입으로 숨 쉬는 것' 심해, 건강에 해롭다" . NBC News.2021-09-06

1998년 11호 과학동아 "1998년 노벨상 : 일산화질소, 고혈압 막아주고 면역도 강화시킨다"

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