산화적 스트레스와 노화

소개

ROS (Reactive Oxygen Species)에 의한 Oxidaitive Stress의 관점에서 바라본 노화에 대한 간략한 정리입니다.

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본문내용

고대에서 현대까지 젊음을 유지하는 것은 수많은 사람들의 염원이었다고 할 수 있다. 그렇기에 왜 늙느냐는 질문은 과거에서부터 현재까지 많은 사람들에 의해 던져졌던 질문일 것이다. 지금으로부터 100여년 전에 처음으로 metabolic rate이 높은 생물은 그렇지 않은 생물보다 life span이 더 짧을 것이라는 생각이 대두하였다. ‘the rate-of-living hypothesis’가 등장한 것이다. 그리고 이것은 1950년대 중반, Denham Harman에 의해 세포 내에서 자연적으로 oxygen radical이 생성되며 이것이 나이가 듦에 따라 축적되어 damage로 작용한다는 ‘free-radical hypothesis of aging’으로 발전하게 된다 (Harman, 1957).
‘free-radical hypothesis of aging’은 결국 radical에 의한 oxidative stress가 aging의 주요 원인이라는 것인데, 지금까지의 연구들을 통해서 이러한 oxidative stress를 일으키는 주요 요인이 바로 reactive oxygen species (ROS)라는 것이 이미 잘 알려져 있다. ROS는 크게 super oxide, hydroxyl oxide 등과 같은 free radical oxidant 그리고 hydrogen peroxide, siglet oxygen과 같은 non-radical oxidant로 구분 할 수 있다. 생체 내에서는 자연적인 대사과정의 산물로서 ROS가 생성되게 되는데 in vitro의 1-2%보다는 낮은 수준이지만 in vivo에서 대략 0.2% 이상의 산소가 ROS로 전환된다고 한다. 하지만 이정도 수준 역시 분명 무시할 수 있는 수준의 양은 아니다 (Balaban et al. 2005).
생체 내에서 생성되는 ROS의 10%정도는 NADPH oxidase나 NO synthase등을 통해 control되는 방식으로 생성되는 것들인데, 이렇게 생성된 ROS는 cell signaling과 trnasformation, smooth muscle의 relaxation, 면역반응 등에 있어서 중요한 역할을 한다 (Droge, 2002). 하지만 나머지 90%는 정상적인 대사과정의 by-product로서 생성되며 (Balaban et al. 2005), 세포내 protein, lipid, nucleic acid 등을 산화시킨다. 이러한 ROS가 바로 oxidative stress의 주범이라고 생각된다.

참고자료

· Balaban, R.S., Nemoto, S. & Finkel, T. Mitochondria, oxidants, and aging. Cell. 120, 483-495 (2005).
· Catani, C., Peters, A. & Schaefer, H.M. Life-history trade-offs are influenced by the diversity, availability and interactions of dietary antioxidants. Anim. Behav. 76, 1107-1119 (2008).
· Droge, W. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiol. Rev. 82, 47-95 (2002).
· Harman, D. Aging: a theory based on free radical and radiation chemistry. J. Gerontol. 2, 298-300 (1957).
· Hulbert, A.J., Pamplona, R., Buffenstein, R. & Buttemer, W.A. Life and death: metabolic rate, membrane composition, and life span of animals. Pysiol. Rev. 87, 1175-1213 (2007).
· Mackay WJ, Bewley GC. The genetics of catalse in Drosophila melanogaster: isolation and characterization of acatalasemic mutants. Genetics. 122, 643-652 (1989).
· Magwere, T., West, M., Riyahi, K., Murphy, M.P., Smith, R.A.J. & Partidge, L. The effect of exogenous antioxidants on lifespan and oxidative stress resistance in Drosophila melanogaster. Mech. Ageing Dev. 127, 356-370 (2006)
· Melov, S., Ravenscroft, J., Malik, S., Gill, M.S., Walker, D.W., Clayton, P.E. Extension of life-span with superoxide dismutase/catalase mimetics. Science, 289, 1567-1569 (2000)
· Parkes TL., Elia AJ., Dickinson D. Extension of Drosophila lifespan by overexpression of human SOD1 in motorneurons. Nat Genet. 19, 171-174 (1998).
· Selman, C., McLaren, J.S. Lifelong alpha-tocopherol supplementation increases the median life span of C57BL/6 mice in the cold but has only minor effects on oxidative damage. Rejuvenation Res., 11, 83-95 (2008).