Zinc: role in immunity, oxidative stress and chronic inflammation (2009)

https://doi.org/10.1097/mco.0b013e3283312956

 

해당 리뷰 논문은 아연이 면역 체계, 항산화 작용, 염증 조절에 미치는 효과를 다룬 논문으로, 아연의 결핍이 면역 억제와 염증 증가를 초래한다는 점을 확인했다. 특히 아연이 T세포와 대식세포 같은 면역 세포의 활성에 필수적이며, 산화 스트레스를 줄이고 염증성 사이토카인의 생성을 억제하는 데 중요한 역할을 한다고 보고했다.

 

아연의 필수적 생리적 기능

1. 세포 기능

• DNA와 RNA의 핵심 요소: 아연은 세포 분열, 성장, 활성화를 위해 필수적인 역할을 한다. 특히, DNA 합성과 RNA 전사에 관여해 세포 복제를 지원한다.
• 세포막 안정화: 세포막을 안정화하고 손상을 방지해 외부 스트레스로부터 세포를 보호한다.
• 아폽토시스 조절: 프로그램된 세포 사멸(아폽토시스)을 통해 건강한 세포 환경을 유지하며, 비정상적인 세포 성장을 억제한다.

2. 면역 체계에서의 역할

• 선천 면역 기능 강화
  • 아연은 자연 살해 세포(NK 세포), 대식세포의 활성화에 중요한 역할을 한다.
  • 대식세포의 탐식 작용과 세포 내 살균 능력을 강화해 병원균 제거에 기여한다.
• 적응 면역 기능 지원
  • T세포와 B세포의 발달과 활성화를 돕는다.
  • Th1 사이토카인(IL-2, INF-γ)의 생성을 촉진해 세포 매개 면역 반응을 강화한다.
• 사이토카인 조절
  • Th1과 Th2 사이의 균형을 유지한다. 아연 결핍 시 Th2 면역 반응(IL-4, IL-6, IL-10)이 우세해져 염증 반응이 증가한다.

3. 항산화 및 항염증 효과

• 자유 라디칼(ROS) 억제
  • 아연은 ROS 생성을 억제하고 초과산화물 디스뮤타제(SOD)와 같은 항산화 효소의 작용을 촉진한다.
  • 금속단백질(MT)을 활성화하여 세포 손상을 방지한다.
• 염증 억제
  • 아연은 NF-κB 활성화를 억제해 염증성 사이토카인의 생성을 줄인다(TNF-α, IL-1β).

 

아연 결핍이 면역에 미치는 영향

• 면역 억제
  • 아연 결핍은 T세포와 B세포의 발달과 기능을 저하시킨다.
  • Th1 사이토카인의 생성이 감소하며, 대식세포의 세균 제거 능력이 약화된다.
• 염증 증가: Th2 면역 반응이 우세해지면서 염증성 사이토카인 생성이 증가한다.
• 티뮬린 활성 감소: 아연 의존성 티뮬린(thymulin) 호르몬의 활성 저하로 T세포 성숙이 방해된다.

 

아연 보충의 치료 효과

1. 감염 질환

• 일반 감기
  • 아연 로젠지를 사용한 연구에서 감기 지속 기간이 약 50% 단축되었다(평균 7.1일 → 4일).
  • 기침(5일 → 2.1일)과 코막힘(4.5일 → 3일) 증상도 감소했다.
• HIV/AIDS
  • 아연 보충은 면역세포 활성화와 기회 감염 감소를 지원하며, CD4+ T세포 증가를 유도했다.
• 설사
  • 아연 보충은 설사 지속 기간을 단축하고 장 점막 회복을 촉진하였다.
  • 장벽 내 효소 활성 증가로 전해질과 수분 흡수를 개선했다.

2. 만성 질환

• C형 간염
  • 아연과 인터페론 병행 치료는 인터페론 단독 치료보다 효과적이었다.
  • 치료 반응률이 증가하며, 염증과 산화 스트레스도 감소했다.
• 황반변성(AMD)
  • 고용량 아연(80mg/일) 보충이 25%의 고령 환자에서 시력 상실을 예방했다.
  • 아연 보충군에서 사망률이 27% 감소하며 장기적인 생존율 개선이 관찰되었다.

 

질병 예방 효과

1. 노인 건강

• 아연 보충은 노인의 감염 발생률을 감소시켰다.
• 산화 스트레스와 염증성 사이토카인(TNF-α, IL-1β) 수치를 낮췄다.
• 면역세포 내 IL-2 생성과 사이토카인 조절 능력을 개선했다.

2. 겸형 적혈구 증후군(SCD)

• 아연 보충 후 감염 발생률이 감소했고, 염증과 산화 스트레스도 완화되었다.
• 염증성 사이토카인(TNF-α, IL-1β) 생성 감소와 면역 반응 개선이 확인되었다.

3. 상기도 감염

• 아연 보충은 감기와 상기도 감염 예방에 효과적이었다.
• 군인 대상 연구에서 감염률 감소와 증상 지속 기간 단축이 관찰되었다.

 

아연의 작용 기전

1. 면역 개선

• NF-κB 활성화를 억제해 염증성 사이토카인의 생성을 감소시킨다.
• Th1 사이토카인(IL-2, INF-γ)의 생성을 증가시켜 면역세포 활성화를 지원한다.
• 대식세포의 탐식 작용과 살균 능력을 강화한다.

2. 산화 스트레스 감소

• ROS 생성을 억제하고 초과산화물 디스뮤타제(SOD)와 금속단백질(MT)의 작용을 강화한다.
• 세포 손상을 방지하고 항산화 방어 능력을 높인다.

 

 

아연이 면역 세포에 미치는 영향

1. 아연과 면역 세포의 역할

• 티뮬린(thymulin) 활성

  • 아연은 티뮬린이라는 호르몬의 필수 요소로, 이 호르몬은 T세포(특히 Th1 세포)의 성숙과 분화에 중요한 역할을 한다.
  • 아연 결핍 시 티뮬린의 활성도가 감소해 T세포의 성숙과 분화가 저해된다.

• Th1과 Th2 면역 반응의 균형

  • Th1 세포는 IL-2와 INF-γ 같은 사이토카인을 생성해 세포 매개 면역(바이러스 및 박테리아 제거)에 기여한다.
  • Th2 세포는 IL-4, IL-6과 같은 염증 반응 조절과 항체 생성에 관여하는데, 아연 결핍 시 IL-10 생성이 증가하며 Th2 반응이 우세해진다.
  • 결과: Th1 면역 반응이 억제되고, 병원균 제거 능력이 약화된다.

• 대식세포와 NK세포

  • 대식세포와 자연 살해 세포(NK세포)는 아연 의존적인 면역세포로, 아연 부족 시 이들의 탐식 작용과 살균 능력이 감소한다.
  • 대식세포가 생성하는 IL-12는 Th1 반응을 촉진하는데, 아연 결핍 시 IL-12 생성이 줄어든다.

2. 아연 결핍이 미치는 부정적 영향

• Th1 면역 약화
  • 아연이 부족하면 IL-2와 INF-γ 생성이 감소해 Th1 반응이 약화된다.
  • 결과적으로 바이러스, 박테리아, 기생충에 대한 방어 능력이 크게 떨어진다.
• 염증 증가
  • 아연 결핍 상태에서는 Th2 반응이 강화되며 IL-10의 증가로 인해 Th1과 대식세포의 기능이 억제된다.
  • 염증 반응이 심화되고, 장기적으로 면역체계가 제대로 작동하지 못하게 된다.

3. 아연 보충 후의 긍정적 변화

• Th1과 Th2 균형 회복
  • 아연 보충으로 Th1 사이토카인(IL-2, INF-γ) 생성이 증가해 세포 매개 면역이 강화된다.
  • IL-10 생성이 감소해 Th1 반응과 대식세포 활성화가 정상으로 돌아온다.
• 대식세포와 NK세포 활성 증가
  • 대식세포가 IL-12를 충분히 생성하고, NK세포가 활발히 작용하여 병원균 제거 능력이 회복된다.
• 염증 감소
  • 염증성 사이토카인(TNF-α, IL-1β)의 생성을 억제하고 염증 반응을 완화한다.

4. 쉽게 이해하는 요약

• 아연은 T세포와 대식세포의 기능을 돕고, Th1(세포 매개 면역)과 Th2(항체 면역) 사이의 균형을 유지하며, 염증 반응을 조절한다. 아연 결핍 시 면역이 약화되고 염증이 증가하지만, 아연을 보충하면 이러한 문제를 해결하고 면역 반응이 정상화된다.

 

 

아연의 항산화 및 항염증 작용

1. 산화 스트레스와 ROS(활성산소종)

• ROS란?

  • ROS는 활성산소종(reactive oxygen species)으로, 세포 내에서 에너지 생성 과정이나 외부 자극(오염, 스트레스 등)으로 인해 생성된다.
  • ROS는 세포 손상을 유발하며, 염증과 만성 질환의 주요 원인으로 작용한다.
• ROS와 NF-κB:
  • ROS는 NF-κB라는 염증 반응 조절 단백질을 활성화시킨다.
  • 활성화된 NF-κB는 염증성 사이토카인(TNF-α, IL-1β)과 접착 분자의 생성을 유도해 염증을 악화시킨다.

2. 아연의 항산화 작용

• NADPH 산화효소 억제

  • NADPH 산화효소는 ROS 생성을 촉진하는 효소로, 아연은 이 효소를 억제해 ROS 생성을 줄인다.

• 초과산화물 디스뮤타제(SOD) 활성화

  • SOD는 ROS를 분해하는 항산화 효소이며, 아연은 SOD의 필수 구성 성분이다.
  • 아연 결핍 시 SOD 활성도가 감소해 ROS가 축적된다.

• 금속단백질(MT) 생성:

  • 아연은 MT(금속단백질) 생성을 촉진하며, 이 단백질은 ROS를 중화하는 데 강력한 역할을 한다.
  • 특히, 하이드록실 라디칼(•OH)을 효과적으로 제거해 산화 손상을 방지한다.

3. 아연의 항염증 작용

• NF-κB 억제

  • 아연은 A20이라는 아연-손가락 단백질(zinc-finger protein)을 활성화한다.
  • A20은 NF-κB의 신호 경로를 차단하여 염증성 사이토카인 생성을 억제한다.
• 염증성 사이토카인 억제
  • TNF-α, IL-1β와 같은 염증성 사이토카인 생성이 감소해 전신 염증 반응이 줄어든다.
• 염증 관련 질환 예방
  • 아연은 염증성 질환(관절염, 심혈관 질환, 일부 암)의 위험을 줄이는 데 기여할 수 있다.

4. 아연과 만성 질환 예방

• 암

  • NF-κB의 지속적인 활성은 암세포의 성장과 생존을 촉진할 수 있다.
  • 아연은 NF-κB 억제를 통해 암 발생 가능성을 낮춘다.
• 죽상동맥경화증
  • 아연은 염증과 산화 스트레스를 줄여 동맥벽 손상을 예방하고, 죽상동맥경화증의 진행을 억제한다.
• 만성 염증 질환
  • 아연은 류마티스 관절염, 당뇨병, 신경 퇴행성 질환(알츠하이머 등)과 같은 만성 염증성 질환의 위험을 줄이는 데 도움을 준다.

5. 쉽게 이해하는 요약

• 산화 스트레스 억제: 아연은 ROS 생성을 억제하고, SOD와 MT 같은 항산화 시스템을 활성화해 세포 손상을 방지한다.

• 염증 반응 억제: NF-κB 신호를 차단하고 염증성 사이토카인의 생성을 억제해 염증을 완화한다.

• 만성 질환 예방: 아연은 산화 스트레스와 염증을 줄임으로써 암, 심혈관 질환, 만성 염증성 질환의 위험을 낮춘다.

 

결론

아연은 세포 성장, 면역 체계 유지, 항산화 작용, 염증 억제에 필수적인 역할을 하며, 다양한 질병에서 치료 및 예방 효과가 입증되었다. 특히, 면역 저하 상태나 만성 질환 환자에게 아연 보충은 중요한 치료적 도구로 활용될 수 있다.

권장 사항

• 정기적인 아연 상태 점검: 특히 고위험군(노인, 만성 질환자)은 아연 결핍 여부를 확인해야 한다.
• 적절한 아연 보충: 감염 예방과 염증 관리, 면역 기능 강화를 위해 아연을 꾸준히 섭취할 필요가 있다.

 

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