독성 화학물질의 배출과 후생유전학의 영향

ADHD(주의력결핍 과다행동장애)는 전체 아동의 5~10%(2005년 서울대병원 자료에 의하면 13.25%)로 측정되며, 이들은 성인 ADHD로 이어지는 경우가 많아 전체 성인에 있어서 4%가 ADHD로 추정된다. 일부에서는 22%까지의 잠재적 비율을 발표하기도 하였다. 발병은 소아기 때 하나, 성인기까지 지속되는 경우도 많다. 원인은 불명이지만 유전적 요인, 기질적 요인, 임신기와 출생 시 요인, 신경생물학적 요인, 심리적 요인 등이 거론되며 해당 요인들이 복합적으로 작용하는 것으로 보인다. 전두엽의 이상, 중추신경계의 신경전달 물질 이상, 전전두엽 피질, thalamus, dopaminergic mesocortical projection 기능 이상 역시 원인으로 파악되기도 한다.

자폐 및 학습장애 등 다른 질환과 같이 근래 ADHD의 발병률이 이렇게 증가하는 이유는 과연 무엇일까? 그리고 원인으로 추정되는 수많은 요인들 중 어느 단계의 요인에 초점을 두어야 할까? 그 중에서 당영양소의 역할은 과연 어떠한가? 생명의 탄생에 당영양소는 핵심적인 역할을 한다. 임신 전부터 뇌하수체로부터 FSH, LH, estrogen으로 이어져 배란 및 황체형성에 관여한다. HCG 또한 임신초기에 결정적 역할을 하는데 이들 호르몬은 당단백질이며, 태반의 외벽물질도 당단백질이다.

생명의 첫 단계인 난자와 정자가 만날 때 난자에 위치한 당사슬(sialyl Lewis X ; sLex)을 정자가 인지하게 되는데 이것이 수정의 생화학적 단계를 맞추는데 기본적인 부분이다. 그리고 당사슬은 세포분열에 관여한다. 즉, cell migration에 있어 PSA(polysiaic acid)이 관여하며 이때 작용하는 CAMs을 당사슬이 조절하는데 CD44가 그 예이다. 이미 일본의 불임클리닉에서 당영양소 요법으로 상당히 높은 체외 성공률을 발표한바 있기도 하다.

그렇다면 먹거리와 환경 및 독소의 관계에 대하여 살펴보자. 현재 우리는 toxic planet에 살고 있다고 한다. 연간 배출되는 2,500억 톤 이상의 화학물질은 지구상의 모든 곳에 있는 사람과 그들의 삶에 해를 끼칠 수밖에 없는 독성 위기 사태를 야기한다.

WHO는 매년 4,100만 명의 사람들이 인간의 활동으로 인해 발생되는 대기 수질 및 토양 오염, 화학물질 노출, 기후변화 및 자외선으로 인한 질병으로 사망한다고 추정한다. 유통되는 144,000개의 화학물질 중에 21개 물질만이 금지되어 왔다. 그 결과 의학적으로 비만, 암, 심장질환 및 자폐증, ADHD, 우울증과 같은 뇌질환 등 수많은 문제가 발생하게 되었고 이러한 독소노출과 질환과의 관련성이 인지되고 있는 상황이다. 이런 환경의 재앙은 어른 뿐 아니라, 아이들 몸속에도 깊숙이 침투해 있다. 그 비극은 수정되는 순간부터 시작된다. 즉, 태중에서부터 쌓이기 시작한 독성물질은 DNA 이상을 초래하고 정상적인 성장을 가로막아, 각종 생활습관병과 암을 불러온다. 불임과 선천성기형도 꾸준히 늘고 있으며, 약해진 면역력으로 각종 감염성 질환에 무력해지고 있다.

최근 연구에 따르면, 유전물질이 아닌데도 자녀 세대에 유전되는 후생유전학의 영향이 속속 밝혀지고 있는데, 이는 부모세대의 생활 습관과 몸속에 축적된 화학물질이 다음 세대까지 악영향을 미칠 수 있다는 사실이 과학적으로 규명되고 있다는 것이다. 이를 “세대 전달 독성”이라 한다.

현대는 벗어날 수 없을 정도로 많은 먹거리와 생활환경이 독성물질의 위험에서 자유롭지 않기에 결국 건강을 지킬 수 있는 가장 강력한 힘은 우리 스스로에서 비롯된다. 그리고 한창 문제가 되는 것이 ‘환경호르몬’이다. 이것은 내분비계 교란 물질이라는 학술용어와 같은 의미이다. 여기에는 각종 산업용 화학물질, 살충제 및 제초제 등 농약류, 유기중금속류, 소각장의 다이옥신류, 호르몬 유사 물질, 합성에스트로젠류 그리고 각종 식품 첨가물 등이 해당한다. 현재 화학물질 중 POPs(Persistent Organic Pollutants, 잔류성 유기 오염 물질)의 다수를 법적으로 금지하고 있기는 하나 아직도 대다수의 사람들과 나아가 신생아에게서도 지속적으로 검출되고 있는 상황이다. 그 예로 지난 2005년, 미국 환경 운동연합에서 2004년 8월에서 9월 사이, 미국에서 태어난 10명의 아기들 탯줄에서 무려 287종의 산업 화학 물질과 오염물질이 발견되기도 하였다. 그중에는 발암물질, 뇌신경계 유동 물질, 선천성기형 및 발달장애 유발 물질 등이 중복되어 섞여 있었다. 즉 그 결과, 화학물질이 탯줄을 통해 태아에게 전달되었음이 증명된 것이다. 이러한 화학물질은 아이들에게 ADHD, 우울증, Autism, 그리고 지능저하 등을 유발한다.

그렇다면 이러한 독성시대에서 우리는 어떤 방법을 통해 독성에 저항하고 이겨낼 수 있을까? 사실 우리 몸은 스스로 독성을 죽이거나 걸러내는 방어시스템을 가지고 있는데, 이는 ‘면역작용’과 ‘노폐물 배설’로 나뉜다. 두 가지 작용의 측면에서 보면 신체의 방어기전인 면역의 기능이 제대로 이루어지고, 독성물질(노폐물)의 배설 작용이 원활히 이루어진다면 우리는 독성과 그로 인해 발생하는 질환에서 조금 더 자연스러워질 수 있는 것이다. 독성을 배출하기 위한 기본 조건은 적절한 운동, 건강한 먹거리 및 영양소, 숙면, 그리고 건강한 환경이다. 우리 몸에 들어온 독소는 장에서 80%가 배출이 된다. 그 외 배설경로는 콩팥, 피부, 폐 등이 관여한다.

인체에 중요한 역할을 담당하는 독소배출

호메시스 이론에 의하면 환경독소가 인체에 들어왔을 때 바로 증상을 보이는 고농도와 달리 저농도에서 어느 정도 수준에 이르렀을 때 오히려 질병발생 위험도가 오히려 감소하는 비선형적용량관계를 보인다고 한다. 우리를 둘러싸고 있는 수많은 외부 환경 요인들이 어느 정도 스트레스 수준에서는 모두 유사한 호메시스 반응을 야기하는데, 이는 우리몸 안에서 내 몸의 자가면역시스템이 극대화 된다는 것이다.

우리가 처한 현실을 볼 때, 완전하게 독성물질을 피하고 차단하려는 노력은 불가능하며 큰 의미가 없다. 우리가 할 수 있는 일은 우리 몸의 자가 치유 능력을 극대화하여 독성물질에 대응할 수 있도록 해야 한다. 가능한 한 독성의 영향을 적게 받기 위해서 갓 태어난 아기에게는 최소 6개월까지 모유수유를 하는 것이 좋고, 그 이후에도 비교적 적게 노출되도록 노력해야한다.
실제 모유수유를 하는 엄마의 임신 전부터 출산 후까지의 건강상태가 아이의 생애 전반적으로 매우 중요한 기초가 된다. 그 이유 중 하나로, 모유에 아기의 건강에 중요한 여덟 가지 당 영양소 중 다섯 가지를 포함하고 있기 때문이다.

모유는 galactose, fucose, N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine, Sialic acid(NANA) 5가지의 당영양소를 포함한다. 그 기능으로는 호흡기바이러스 억제 및 살균작용, 세균감염 및 설사 예방, 알레르기 예방, 적절한 철분 흡수, Vit.B12의 생체이용률 극대화, 정상적이고 건강한 소화기계의 발육 및 기능, 정상적이고 건강한 두뇌 발육 촉진 그리고 면역기능의 향상이 있다. 모유는 lactose와 지방 다음으로 human milk oligosaccharide를 풍부히 포함하고 있으며, 이는 단백질 양보다 많고 23~130여종이 있다.

WHO 보고는 18개월 이하의 어린아이에 있어서 모유수유를 40%이상 증가시키면, 50%의 호흡기질환 사망률과 66%의 설사로 인한 사망률을 감소시킬 수 있다고 발표했다. 특히, 이러한 모유의 공급은 조산아에 있어서 더 중요한데 미숙한 뇌의 발달에 매우 중요한 시알산을 미숙아의 초유에 20%정도 더 많이 함유하고 있기 때문이다. 초유에는 당영양소가 풍부한 IgA가 많이 포함되어 있다. 모유에 있는 sugar epitope은 사람의 위장관과 다른 상피세포표면의 glycan receptor와 유사한데 이 수용체에 pathogen이 붙어 이를 통해 감염을 막는 것이다. 모유의 glycan은 HMOs형태를 띠거나 macromolecule에 붙어 glycoconjugate를 이룬다. 또한 모유의 당사슬은 아이의 장에서 미생물균총이 군집화 하는 것을 자극하고 유도하여 prebiotic 효과를 준다.

아울러 점막의 면역체계를 조절함으로써 아이의 내재 면역 시스템의 작동에 중요한 역할을 하여 병으로부터 아이를 지켜내는 것이다. 모유수유의 효과는 수년간 지속 되는데, 음식 알레르기, 호흡기 알레르기, 만성감염(중이염), 자가면역질환, IBD 등의 발현율을 감소시켜준다. 또한, 두뇌발달에도 도움이 되고 예방접종에 대한 효과도 올려준다. 우리의 환경이 더 이상 우리를 독소에서 보호해 주지 못할 때, 우리의 몸에 들어온 독소를 얼마나 잘 배출해내는가는 우리의 건강에 매우 중요한 문제이다. 유입된 독소는 80%이상이 GI tract을 통해서 배출된다. 그렇기 때문에 건강한 장의 중요성은 전 세계적으로 커지고 있다. 유입된 병원균의 90%는 GI tract을 통해 흡수되어 병변을 나타내기에 인체면역의 80%를 차지하는 GALT가 발달되어 있다. 위장관에 있어서 제대로 된 배출을 위해서는 구조와 기능, 미생물 등의 조건이 제대로 갖춰져야 한다.

1차적으로 장을 보호하고 기능을 유지하는 역할을 하는 것 중 하나가 ‘점액’이다. 이 점액에는 ‘뮤신’이라는 성분이 있는데, epithelial tissue에서 분비되는 glycoconjugate의 일종이다. 뮤신은 단백질 분해를 막아주고, water holding capacity가 있다. 이러한 두 가지 역할로 mucosa barrier를 유지한다. 그리고 뮤신은 병원체에 붙어서 면역계로 작용을 한다.

독소는 장에서 80%이상 배출

인체는 하루 4L 이상의 점액을 방출하고 이것이 병원체로부터 인체를 지킨다. outer mucous layer는 세균총의 집락지이고, 뮤신이 영양분을 공급한다. inner layer는 세균이 침투할 수 없게 막아주는 역할을 한다. MUC2는 장에서 분비되는 주요 뮤신으로 large and heavily O-glycosyalted gel forming 뮤신으로써, C-terminal demerization과 N-terminal trimerization에 의해 방대한 polymeric net를 형성한다. 뮤신의 질은 glycosylation, sialylation and sulfation에 의해 결정된다. Protein backbone을 glycan이 덮은 형태로  proteolytic enzyme에서 뮤신을 보호한다. sulfation과 sialylation은 bacterial degradation에 대한 뮤신의 저항성에 한 역할을 담당한다. sulfation이 증가하면 뮤신의 viscosity가 높아져 physical erosion에 더 잘 견디게 한다.

우리의 장점막은 정상적으로 mucous layer와 epithelial cell, tight junction, GALT로 natural physiologic barrier를 형성한다. 그런데 어떤 자극이나 손상-글루텐, 약물, 스트레스 등으로 인해 점막세포에 염증이 생기고, 세포사이의 tight junction이 약해지면 그 틈으로 여러 고분자 물질들이 왕복할 수 있는 투과성이 증가되어 “장누수 증후군”이 발생하게 된다. 이렇게 체내로 유입된 독소는 혈류를 통해 인체 주요 장기로 가서 장에 국한된 질환뿐만 아니라 우울증, ADHD, 호르몬질환, 자가면역질환 등 전신질환을 일으킨다. 장 내용물로부터 장을 지키는데 있어, 특히 장내미생물인 경우 글리칸의 역할은 매우 중요하다. 이는 병원체가 부착되어 병변을 일으키는 것을 막아주는 역할을 하는데 대표적인 것이 ‘H.pylori’경우이다.

위와는 달리 십이지장에 풍부한 alpha-4GlcNAc-terminated O-linked mucin이 자연적인 항균작용을 하기 때문에 십이지장에는 H.pylori가 거의 없다. 그 외 다른 위장관에도 특정 당영양소 군집이 존재하여 보호작용을 한다. 그리고 우리 몸에는 수많은 미생물이 존재한다. 특히, 위장관에는 수많은 세균들이 존재한다. 대변 1g 당에는 약 100억 개의 균주가 있다. 대장 내에만 400~500여종이 있는데, 대표적으로 bifidobacteria, bacteroides, eubacterium, clostridium 등이 있다. 유익균과 유해균의 비율은 80:20이 가장 이상적이다. 이러한 장내 세균에 영향을 주는 요인으로는 음식물 조성, 분만형태와 maternal flora, 영아기의 환경, 유전적소인, 노화, 약물, prebiotics and probiotics가 있다. 이러한 균종의 중요한 기능으로는 발효, 비타민합성, 에너지 생성과 같은 대사과정, 상피세포 분화, 면역조절, pathogen으로부터 보호가 있다. 정상균총의 변화로 장내 환경이 바뀌면 이러한 기능들에 이상이 온다. 덧붙여 한국인의 20%정도가 변비에 시달리는데, 독소의 배출에 문제가 생기면 장 상태는 더 악화되고 우리 몸도 문제가 된다.

이것의 개선 방법으로는, 우선 원인을 제거하고 적절한 효소가 분비될 수 있도록 도와주고, 정상적인 균총을 복원해주며(유산균), 장세포의 재건해주는(N-acetylglucosamine과 같은 당영양소 등) 생활환경이나 식습관 등의 교정이 필요하다. 그 중 유산균과 prebiotic을 함께 투여하면 장내 세균총의 복원에 더 큰 효과를 발휘한다. 특히, 현재 상용화된 당영양소 제품이 결장에서 이러한 prebiotic 효과를 나타낸다는 것이 겐트대학의 연구에서 발표되었으며 해당 연구에서 bifidogenic effect도 함께 가지고 있음이 밝혀졌다. 즉 이러한 장기능을 제대로 유지하기 위해 여러 노력들과 함께 당영양소의 작용이 중요한 역할을 하는 것이다.

약물치료와 행동요법으로 치료

이제 맨 처음 언급한 ADHD로 돌아가보자. 이는 주의가 산만하고 활동량이 많으며 충동성과 학습장애를 보이는 “정신적 증후군”이다.

치료는 대개 ‘약물치료’와 ‘행동요법치료’로 나뉜다. 이중 약물치료로 methylphenidate, dextroamphetamine이 가장 흔하게 쓰인다. 그 기전은 norephinephrine과 dopaimne의 reuptake를 막아 특정 뇌 부위(prefrontal cortex and basal ganglia)의 availability를 강화시키는 것이다.

1990년 이래 약의 처방률이 빠르게 증가하여 400~500%증가를 보였다. 2000년대 초반, 미국의 한 단체에서 이러한 psychotrophic drug에 대한 대대적인 캠페인성 발표가 있었다. 실질적으로 ADHD의 오진 가능성과 이러한 합법적 자극성 약물이 코카인처럼 심각하고 장기간의 문제를 야기 할 수도 있음을 우려하는 목소리를 낸 것이다. 약의 부작용으로는 식욕부진, 두통, 위통, mood change 등이 있을 수 있다. 이러한 부작용 가능성에도 불구하고 실제 2013년 미국의 청소년의 6%가 이러한 처방을 받고 있고, 3.2%가 항우울제까지 복용하고 있는 실정이다.

당영양소와 식물영양소 공급해야...

그 대안으로 많은 임상가들이 ADHD의 치료에 있어서 영양치료(natural product derived and minerals)를 시도해오고 있다. 그리고 음식물과 드링크류에 있는 좋지 않는 당성분은 ADHD 실제 유사증상을 일으킨다. 이에 반해, trehalose같은 당류는 오히려 뇌기능 향상에 도움을 준다. 이러한 지식을 기반으로 적절한 영향치료를 행하게 되는 것이다.

Proceeding지에 1998년 Dykman등이 당영양소를 ADHD 환자에 투여하여 낸 결과를 기고하였다. 19명의 ADHD 아동에게 당영양소와 식물영양소를 공급하여 증상과 건강의 32지표에서 상당히 좋은 결과를 나타내었다. 그리고 2006년 5세에서 18세 사이의 ADHD 진단을 받은 아동 20명을 대상으로 당영양소의 효과를 보고하였다. 이들은 대부분 methylphenidate를 복용하고 있는 아동이었다. 대조군으로는 역시 진단받은 13명의 아동을 대상으로 하였으며, 투여군은 40주간 당영양소를 공급하였고, 대조군은 첫 12주간 관찰한 뒤, 그 다음 16주간 당영양소를 공급하였다. 이들은 영양소 공급 직전과 그리고 매달 인터뷰와 의학적인 검진을 시행하였다. 투여군에서 4주경부터 16주경에 이르기까지 차례대로 행동과 증상이 호전되기 시작하였고, 전체에서 약의 부작용이 감소하기 시작해 40주경에는 거의 제로상태에 이르렀다. 대조군 또한 영양소 공급, 투여 12내지 20주경에 호전을 보였으며 약 부작용도 투여군과 같은 결과를 보였다. 이들의 증상호전은 투여기간 내내 지속 되었다.

상기한 바와 같이 'ADHD' 뿐 아니라 fetal alcohol synd rome, failure to thrive 그 외 기타 성장장애에 있어서도 당영양소가 효과가 있다는 것이 Fisher Institute에서 시행한 연구와 그리고 proceeding지에서 언급되었다. 이는 인체 구조와 기능에 필수적인 당영양소를 공급함으로써 세포를 독성에서 보호하고, 세포신생을 도와주고, 줄기세포의 생성으로 필요한 곳에 새로운 세포가 되는 기전으로 인한 것이다. 그리고 당영양소는 성장 호르몬의 정상기능, 결합 및 처리에 필수적인 역할을 한다.

아이들은 우리 사회의 미래이기에 아이들의 건강을 지켜나가는 것이 중요하다. 우리의 식탁에서 기본적인 영양소로 당영양소 제품이 자리 잡는다면 많은 건강상의 문제가 해결될 것이라고 본다. 그것은 비단 아이들 문제 뿐 아니라 모든 사람들에게 있어서 적용되는 바이다.