노화 이론

I. 서론 II. 노화의 이론 III. 노화의 원인(분자생물학적 모델) IV. 노화에 따른 증상과 질병 1. 노화와 관련된 체조직의 대사와 기능 2. 노화와 관련한 질병 V. 노화 예방 1. 노화를 억제하는 기본전략 2. 일반적 노화 방지법 3. 식품과 영양적인 노화 방지법 VI. 결론 -------------------------------------------------------------------------------- I. 서론 근래에 노화현상에 대한 여러 가지 연구를 많이 하고 있는 동시에 노화 방지에 대한 대책을 수립하고 있는 실정이다. 진시황은 불노장생초를 구하기 위해 백방 노력하였으나 구하지 못하고 그리 오래 살지도 못했다. 노화현상은 생명의 활기가 줄고 모든 기능이 저하되면서 특히 면역 등의 기능이 저하하여 질병에 잘 걸리는 현상이라고 할 수 있다. 수명연장이란 여러 기능의 저하와 여러 손상에 대항하여 그 기능을 보완하고 생명을 유지시키는 것이다. 수명이란 두 가지 자로서 이야기 할 수 있다. 첫째는 어떤 생물들의 나이가 증가함에 따라 어떤 시점에서 죽는 확률을 말한다. 이는 효모에서부터 젓 먹이 동물 모두를 포함한다. 둘째는 한정된 과정에서 시간에 따라 개체가 외형적으로 변화하는 것이다. 외형적 판단기준은 일반적으로 노화현상을 구분하는데 유용하다. 그러나 이런 현상을 나이에 따른 질병, 예로서 암, 심장질환 등과 구분할 수 있다. 외형적인 노화는 모두에게 해당되나 질병은 부분적인 것이다. 이 두 가지가 모두 수명에 관련이 되나 서로 다른 방법이다. 의학과 공중위생의 향상은 개발도상국가의 수명을 연장하였다. 우리 나라도 1950년보다 수명이 10년 이상 연장되었다. 이러한 수명 증가현상의 원인은 의학의 발달, 충분한 식품과 영양소의 공급, 생활환경의 개선, 질병의 감소, 유아 사망률의 감소 등에 기인한다고 사료된다. 노화란 정자와 난자의 수정에서부터 시작하여 사람이 사망할 때까지 일어나는 과정으로서, 인체를 구성하고 있는 세포와 신체조직 전체에서 일어난다. 사람이 늙어감에 따라 세포와 조직단위에서 일어나는 변화는 기능적, 구조적, 생화학적 변화로 크게 대별할 수 있다. 이때 나타나는 현상으로는 ① 세포조직 수의 감소 ② 대사속도 저하 ③ 질병증가 ④ 적응력의 저하 등이 있다. 그러나 노화 현상이 정확히 언제, 어떤 신체기능이, 어떤 경로를 거쳐 노화하느냐 하는 것은 아직 정확히 밝혀져 있지 않다. 노화를 연구하는데 있어서 근본적인 기작을 이해하고 해결하는 방법이 몇 가지 있을 수 있다. 이와 같은 접근방법으로는 노화에 관련된 중요한 유전자를 발견하여 조기에 노화현상을 나타내는 사람들의 유전적인 질병의 연구, 칼로리 섭취에 대한 노화관련 실험, 노화에 관련된 발병 뿐 아니라 인간 유전의 연구 개발과 호르몬에 의한 노화방지를 들 수 있다. 여기서는 노화의 다방면적인 이론 고찰과 증상과 또한 노화를 막는(지연시키는) 방법을 알아보고자 한다. II. 노화이론 노화에 대해 여러 가지 학설이 있으나 한가지 이론만은 노화현상을 다 설명 할 수는 없다. 현재까지 노화의 이론으로서 인정되고 있는 것들은 다음과 같다. 1. 소모설(Wear & Tear Theory) 기계도 오래 사용하면 소모가 되는 것처럼 인체의 장기와 기관의 구성세포가 나이가 들어감에 따라 소모되고 기능이 저하된다는 이론이다. 2. 대사속도설(Rate of living theory) 극한상황을 겪은 사람이나 긴장해서 생활하는 사람, 가혹한 노동을 하는 사람은 기초대사율(BMR)이 높아져 결과적으로는 단명하게 된다는 설로 기초대사율을 인공적으로 낮추면 수명이 연장된다고 한다. 높은 대사율을 가지고 있는 대부분의 동물이 단명한 것으로 알려져 있으며, 주어진 생리활성 물질을 빨리 소모하게 되어 노화가 촉진된다는 이론이다. 3. 유해물질 축적설 자가 중독설이라고도 하며, 장내세균이 생성하는 유해물질이 인체의 만성중독을 일으켜 노화를 촉진한다고 하는 이론이다. 즉, 대변이 장내에 남아 유해물질생성에 기여하게 된다는 것이다. 가장 오래된 주장으로서 1907년에 노화의 원인으로 Metchnikoff가 주장하였는데, 각종 생물의 수명과 노화현상을 비교하면 수명의 길이와 장내 세균간에는 극히 밀접한 관계가 있으며 장의 길이가 짧을수록 그리고 그 중에 들어있는 세균수가 적을수록 수명은 상대적으로 늘어난다고 하였다. 또한, 장내세균에 의해서 발생하는 독소가 체내에 흡수되어 자가중독과 노화를 촉진한다는 이론이다. 4. 체세포 돌연변이설 우주나 외계에서 오는 자외선, 감마선, 방사선, 화학물질 등에 의해 인체개체세포의 돌연변이가 일어나며, 이런 현상들이 체내에 축적되면 노화를 촉진하고 생명이 단축되게 된다. 이를테면, 늙은 동물의 세포는 염색체 이상이 자주 일어난다는 사실 등으로 이 이론을 설명할 수 있다. 5. 자유레디칼 이론(Free Radical Theory) 가장 유력한 학설로서 인정되고 있는데, Free radical은 전자구조가 홀수이므로 매우 불안정하여 전자를 얻어 안정화하려는 성질 때문에 결합력이 매우 강하다. 예를 들면 -OH, -H, -O, -HO, 등의 독성이 강한 산소분자 Radical은 세포막(Cell Membrane)의 지방분자 즉, 다가 불포화지방산(PUFA)과 결합해 세포막의 변화를 초래해 결과적으로 노화를 촉진한다. 산소는 이처럼 우리에게 반드시 필요하지만 부식과 산화 과정을 통해 파괴작용을 수행한다. 이와 같이 Free radical은 ① 인체대사과정 ② Radiation ③ Virus ④ 중금속 및 대기오염 등을 통해 생성이 된다. 그러므로 이러한 자유 레디칼을 적재적소에서 없애지 않으면 인체 내에서 설계되어 있는 정상적인 유전적 프로그램을 변경시킨다. 이밖에도 Free Radical은 다가 불포화 지방산과 결합해 Aldehyde(-CHO)와 같은 독성이 강한 물질을 형성시켜 노화를 촉진시킬 뿐만 아니라 암(cancer) 또는 기타 질환을 일으킨다. 노화가 진행될수록 자유레디칼의 생성율이 증가하며 항산화 기작의 속도는 감소한다. 항산화 방어 기작과 산화기작의 superoxide dismutase, glutathione peroxidase(GSHPx)와 같은 항산호물은 Free radical을 해독시키는데 중요한 효소들이며 생명연장과도 밀접한 관계가 있다고 보고 있다. 6. 노화 시계이론(Aging Clock Theory) 노화의 시계가 유전형질의 본체인 염색체에 이미 프로그램 되어있어 세포가 50번 분열을 했을 때 더 이상 분열 못하고 노화된 상태에서 사망하게 된다는 견해이다. 실제 인체세포를 젊은 세포와 늙은 세포로 나누어 배양했을 때 늙은 세포는 빨리 죽고, 젊은 세포를 30번 분열시키고 동결했다가 다시 배양시 20번의 분열 후 죽는 것을 고찰할 수 있었다고 한다. 또한 Hela 세포라고 하는 암세포로부터 배양된 세포는 영구히 분열을 지속하나 정상적인 세포는 어떤 종류의 것이든 50회 정도로 분열횟수가 한정되어 있어서 그 이후에는 전부 소실되어 버린다. 이것은 세포내의 DNA에 노화 및 생체의 수명이 결정되어 있음을 밝혀주고 있다. 뿐만 아니라, 노화의 시계가 면역계 및 내분비계에 상당한 영향을 끼치는 것으로 간주하고 있다. 7. 손상 이론(Damage Theory) 인체내의 복합적인 장해요인인 Damage가 일생동안 축적되어 복구불능일 때 노화가 가속될 뿐 아니라 사망에까지 이른다고 보는 이론이다. 세포에 물리적 혹은 화학적 손상이 가해지면 유전자 복제, RNA 전사, 리보오솜의 단백질 합성 등에 오류가 발생하게 되어 노화와 질병을 촉진한다고 보는 견해이다. 8. 크로스 링크이론(Cross-Linking Theory) 식품, 음료수, 오염된 공기, 중금속, 체내대사 생성물 등이 체내 특히, DNA의 나선구조에 영향을 미치고 체내에서 Cross-Linkage를 형성하게 되는데 연령이 증가함에 따라 Cross-linkage의 파괴능력이 감소, 쇠퇴하므로 노화가 촉진된다는 이론이다. 우리 몸이 늙어가면서 유동성이 감소하고 뻣뻣해지는 것은 결체조직 속에 Cross-link 분자가 많이 생성되기 때문이다. III. 노화의 원인(분자생물학적인 모델) 원인을 알아보기에 앞서 분자생물학적인 모델의 개념부터 간단히 알아보자. 분자생물학적인 모델이란 활성산소에 의한 손상, 유전자 손상 및 돌연변이, 유전자의 불안정성, 유전적으로 프로그램 된 기작, 세포사멸과 몸 전체에 일어나는 노화 등이다. 1. 산소에 의한 손상 대략 전체의 2-3% 산소가 전자 전달과정에서 이탈하여 활성산소가 된다. 대사과정 특히 미토콘드리아의 전자전달 과정에서 활성 산소가 발생되어 일생을 통하여 누진적으로 활성산소의 손상이 노화를 가져온다. 활성산소는 superoxide anion과 산화 수소 (hydrogen peroxide)와 hydroxyl radical등을 들 수 있다. 이런 활성산소는 단백질, 지질과 핵산 등을 골고루 손상시키고 특히 mitochondrial DNA의 손상이 크다. 연구결과로서 O2·+O2·→ H2O2 superoxide를 촉매하여 hydrogen peroxide를 만드는 superoxide dismutase (SOD)한 효소의 유전자를 과다하게 발현하면 초파리에 있어서 수명이 34%로 연장된다. 초파리에 motor neuron에 사람의 SOD를 발현하게 하면 수명이 40%나 연장된다. 정상보다 두 배 이상 오래 사는 지렁이 (C. elegans)에서 SOD와 catalase의 량이 증가하고 또한 활성산소에 의한 저항, 열에 대한 저항과 UV에 의한 저항능력이 증가하였다. 초파리에서 clk-1 유전자의 돌연변이는 천천히 자라고 rhythmic behavior도 느리나 수명은 길어지는데 이것이 효모의 CAT5 같으며 이것은 coenzyme Q를 합성하여 전자전달을 하는 작용을 한다. clk-1의 돌연변이 된 초파리가 수명이 연장되는 것은 아마도 대사 작용을 천천히 하는데서 오는 것으로 본다. 더 재미있는 현상은 다 성장한 postmitotic cells이 ROS에 의한 손상이 더 가중되는데 이는 어린 세포보다도 이 손상을 보완하기 어려운 결과로서 더 피해가 큰 것으로 본다. 2. Genome Instability(유전자의 불안정성) 유전자의 누적된 변화 즉 반복된 DNA sequence의 손실, 재배열(rearrangements)과 염색체의 수 변화 등이 노화의 원인일 것으로 가정한 것이다. 이와 같은 변화는 세포분열이 활발히 일어나는 간에서 볼 수 있으나 뇌에서는 볼 수가 없다. 뇌 세포는 세포분열이 잘 일어나지 않는다. 3. Ribosomal DNA 효모에서 세포분열은 대칭이 아니고 어미세포에서 많이 일어나고 딸세포에서 적게 일어난다. 어미세포에서는 나이에 따라 ribosomal DNA 변화가 온다. 어떤 시점에서는 rDNA circular copy가 chromosome 11에서 튀어 나와서 세포에 많은 량이 들어있다. 이 Extrachromosomal rDNA(ERC) 세포주기 동안 복제가 되고 그래서 ERCs는 어미세포에서 분리가 되고 노화된 세포에선 1000 copies가 된다. 〔fig. 2.〕 이 ERCs는 핵을 확대하고 조각(fragmentation)을 만들어서 rDNA가 전사되고 ribosome과 뭉쳐진다. site-specific recombination 에 의하여 인위적인 ERCs를 만들면 수명이 짧아짐으로 ERCs가 노화의 원인으로 본다. ERCs의 축적은 DNA 복제와 전사를 방해하여 세포성장을 저해하는 것으로 추측한다. SIR2와 SIR3에 있는 gene은 telomere를 못하게 하는데 이 유전자의 돌연변이는 수명을 짧게 하고 SIR4의 돌연변이는 수명을 길게 하였다. 후자의 allele은 telomere 바깥에서 SIR2/3/4p의 relocation을 nucleolus에 하게 하여 wild type같은 형태가 된다. 이와 같은 결과는 SIR complex의 relocation을 nucleolus로 하여 wild type 같이 수명이 연장된다. 4. Werner syndrome(베르너 증후군) 수명이 짧고 외형적으로 노화현상으로 한 gene(DNA helicase)의 mutation에 온 것이다. 이 DNA helicase는 DNA replication시에 unwinding 하는 작용을 하여 DNA 복제와 밀접한 관계가 있다. WRN gene은 RecQ family로서 DNA helicase를 encode하며 효모의 SGS1 유전자와 유사하다. Bloom syndrome(BLM)은 BLM의 돌연변이로서 이 유전자 역시 인간의 RecQL과 homologous하다. SGS1의 단백질은 DNA topoisomerase II와 III에 결합하여 성장을 억제하고 mitotic recombination을 증가하고 유전자를 분리하는 정확도가 낮아져서 문제가 된다. 또한 SGS1은 genomic DNA와 rDNA의 recombination을 억제한다. Bloom과 werner syndrom은 chromosome의 instability의 특성이다. Bloom syndrome의 경우는 sister chromatid exchange와 rearrangements의 변화가 커서 환자들이 암에 걸리기 쉽다. Werner 병을 가진 환자는 chromosome stability가 갑자기 변하고 deletion과 rearrangement가 자주 일어나서 역시 암에 걸리기 쉽다. 효모에 SGS1 deletion은 노화를 촉진하고 이런 돌연변이는 ERCs가 핵에 축적되어 핵이 조각이 되는 현상되어 세포분열은 정상세포의 반정도 된다. 근래에 SGS1이 DNA의 복제와 RNA polymerase1의 전사에 관여하고 있어 BLM고 werner의 병을 설명할 수 있다. DNA의 복제 결여는 recombination과 유전자 상실과 핵의 이상을 가져와서 암 발생률이 높아진다. 또한 rRNA 사슬의 연장이 느리고 RNA polmerase I의 작용이 잘되지 않아서 rDNA의 양 가닥이 끊어져서 이런 결합을 보수하는 과정에서 유전자의 삭제가 쌓여서 werner환자에서 premature aging(성숙이전 노화)가 일어난다. 5. Progeria 조로증, 얼굴의 주름지고 백모가 생기고 외관과 행동이 노인과 비슷하고 한 두 살 때 피부의 변화와 몸무게가 늘지 않는 것으로 진단 할 수 있다. 뇨에서 hyaluronic acid가 많이 검출되며 이 병의 진단에 이용할 수 있다. 이와 비슷한 증상이 werner 병에서 볼 수 있어 이 werner병을 progeria of adult (성인 progeria)라고 한다. 이 병의 유전자는 찾지 못하였다. 한 유전자의 결핍일 것으로 보고 있다. 가정으론 일반적인 노화는 나이에 따라서 Gene1 유전자의 손상이 축적이 되나 Progeria의 경우에는 세포 대사에 중요한 Gene2 유전자의 손상으로 급속한 노화현상을 일으킨다. 이 경우 gene1은 활성화되지 않을 때 중요한 gene2 유전자의 손상 축적으로 노화형태가 된다. 6. Telomeres Linear chromosomes끝에 있는 반복된 DNA sequences로서 DNA polymerase에 의하여 완전 복제가 되지 않는다. 인간의 primary cell cultures에서 세포가 분열함에 따라 짧아지고 반면 telomerase란 효소는 짧아진 반복된 DNA sequence를 복원시키는 효소이다. 만일에 효소를 다시 활성화하면 세포의 수명을 연장함으로 telomere가 짧아지는 것이 molecular clock으로서 세포의 성장을 억제하고 노화 현상이 되는 것으로 보았다. 그러나 여러 가지로 telomere가 짧아지는 것이 노화와 관련이 되는 연구 결과가 있으나 세포배양 실험과 실제로 노화된 사람의 세포에서는 현저한 차이가 있다. 노화된 fibroblast 세포와 노인의 skin에 있는 fibroblast 사이에는 세포모양과 유전자의 표현(Gene ｅxpression)에 차이가 있다. 반면 예로서 T cell에서 telomeres가 짧아지고 세포 증식이 감소할 뿐 아니라 노화현상이 이것과 관련이 깊다. 그러나 telomerase를 knock-out 한 생쥐에서 처음 S대 까지는 별 이상이 없으며 나중세대에 분화가 잘 되는 세포(testis, skin, hematopoietic 세포)에서 염색체의 이상이 오는데 이것과 노화와는 별 관계가 없다. 나이가 든 것처럼 초기 세대에 어떤 변화가 있지를 알아보는 것은 의미 있는 일이다. 7. mitochondrial DNA 핵에 있는 유전자 외에 다른 유전자의 instability가 노화와 기여한다는 보고가 있다. 그 중에서도 mitochondrial DNA의 돌연변이율이 핵 DNA보다 10배내지 20배 높다. 그리고 mitochondrial DNA은 mitochondria의 작용과 깊은 관련이 있다고 믿는다. mitochondria의 결핍은 첫째, 전자전달계와 산화인산화의 결핍으로 ATP 생산이 줄고 NAD : NADH 비율이 감소. 둘째, 전자전달계의 이상은 활성산소(Oxidative Free Radicals)를 증가하여 다시 mt DNA의 돌연변이를 가져온다. 셋째, 더 추정하기는 노화에 따른 mitochondrial 결함이 세포를 죽음에 이르게 한다. 인간과 동물이 나이가 들면서 mitochondria의 전자전달 작용이 감소하는 것은 밝혀졌다. 그리고 나이가 들면서 mtDNA돌연변이가 오고 산화 인산화에 이상이 온다. 그러나 mitochondrial genome중에서 mutation된 것은 1%정도가 되고 수백의 유전질병이 mtDNA 돌연변이가 상당히 많이 축적이 되어야 질병이 된다. 근래에 발달된 polymerase chain reaction(PCR)로서 skeletal muscle의 16.5kb mtDNA가 나이에 따라 deletion mutation이 일어난다. 한 mitochondria에서 돌연변이가 일어나서 이것이 wild-type mtDNA에 증폭된다. skeletal muscle에서 많은 양의 deletion은 cytochrome c oxidase에서 오는데 이는 전자전달계의 이상을 가져온다. 그러나 C. elegans의 age-1 encode한 PI-3 kinase에서 이 유전자의 돌연변이가 수명이 관련이 있는데 이 유전자는 mtDNA deletion이 wild type보다 더 천천히 돌연변이가 축적된다. 〔그림 6.〕노화에 관한 미토콘드리아 이론 8. Genetic Programs 서두에 말한 것처럼 한 종에서 노화의 현상은 유전적인 프로그램(genetic program)에 의하여 좌우된다고 본다. 유전적인 연구는 유전자가 밝혀진 C. elegans에서 많이 연구하였다. 부화가 된 후에 four larval stage(유충)를 거쳐서 곧 어미 지렁이가 되었으며 많은 유전자가 지렁이의 발달(development)에 관련된다. Dauer formation(유충형성) (daf) 있고 dauer defective(daf-16)과 dauer constitutive(daf-2 와 age-1)등이 있다. Age-1과 daf-2 두 유전자의 특정한 mutation은 어미가 되는 것을 지연시키고 수명도 2배이상 연장된다. 이와 같은 효력은 노화가 genetic program에 의하여 좌우된다는 것을 제시한다. 그리고 daf-16의 mutation은 dauer-constitutive mutation을 방해하여 daf-2와 age-1 mutant에 의한 수명 연장을 억제한다. 이 세 개의 유전자를 cloning 하여 유충형성이 되는 발달과정에서 signal을 연구할 수 있다. daf-2는 이런 지렁이류의 insulin-like receptor를 encode하고 age-1은 phosphatidyl-inositol 3-kinase (PI3-kinase)의 촉매 unit을 encode한다. 다른 유전자인 daf-8은 age-1의 mutation에 의한 수명 연장을 억제하는 작용으로 PI-3-phosphatase를 encode한다. daf-16는 hepatocyte nuclear factor 3/forkhead family of transcriptional activator로서 PI3-kinase를 negative하게 regulation한다. age-1 and daf-2 어른 지렁이는 signal이 부분적으로 작용하여 생명을 연장할 수 있다. 생명의 연장은 어른 지렁이에 있어 세포의 방어기전을 증가함으로써 가능하다. 방어기전은 활성산소와 기타 손상을 막아준다. 이와 같은 발달 과정은 지렁이의 수명을 연장함으로써 genetic program이 더 보편적으로 노화과정을 조절할 수 있다는 견해를 지지한다. 〔그림 7.〕Dauer 형성 유전자에 의한 C. elegans 성체에서의 수명 연장. 9. Cell death 세포사멸은 necrosis(죽음)과 apoptosis(예정된 죽음)로 나눌 수 있는데 necrosis는 세포가 손상이 되어 오는 것으로 수동적이고 apoptosis는 예정된 죽음(a programmed cell death)로서 능동적이라고 볼 수 있다. Apoptosis는 여러 가지 자극, steroid hormone, DNA damage, 성장인자의 철수, receptor-mediated apoptosis등이다. 예정된 세포죽음의 dis-regulation (규제의 결함)이 노화에 기여할 것으로 관측한다. 여러 경우에도 세포의 죽음을 mitochondria가 기여한다. mitochondria의 결여는 cytochrome c를 내보내서 caspase를 활성화하고 전자 전달계의 이상이 있고 또한 ROS를 생산한다. 어떻든 genetic data는 나이가 많아짐에 따라서 세포가 죽는 현상이 노화를 촉진하지는 않는다. 그러나 인간이나 동물에 있어서 어떤 세포의 죽음은 노화와 관련이 있다. Neurodegenerative diseases인 Alzheimer(치매)는 신경의 손실과 관련이 있다. 그러나 일반적인 노화에서 신경의 손실은 생각보다 적은 편이다. 어떤 세포가 apoptosis로 갈 수 없는 현상이 노화와 노화에 관련된 질병에 기여하고 있다. 세포 배양된 fibroblasts는 apoptosis가 잘 되지 않는데 이는 bcl2를 down regulation 할 수 없기 때문이다. 그래서 노화세포가 apoptosis로 갈 수 없어 해로운 결과가 온다. 흥미 있는 것은 caloric restriction한 쥐에서 마음대로 먹은 쥐보다 간세포의 apoptosis가 증가하여 간암을 줄이는 효과가 있다. 노화에 따른 세포 죽음이 어느 정도 역할을 할지는 앞으로 연구를 더 해야할 과제이다. IV. 노화에 따른 증상과 질별 1. 노화와 관련한 체조직의 대사와 기능 (1) 신체 근육조직(Lean Body Mass)의 감소 연령이 증가함에 따라 신체 근육조직의 감소율이 증가하게 된다. 즉, 근육이 줄어드는 대신 지방조직이 증가하는 경향이 많고 따라서 신체의 전체 질량은 감소한다. 스웨덴 사람의 경우 70∼75세에 평균 1㎏의 근육조직이 감소하고 20∼80세 사이에 골격 근육이 40% 감소했다는 연구 보고가 있었다. (2) 골밀도(Bone Desity)의 감소 신체의 노화 현상은 뼈의 밀도를 감소시킨다. 따라서, 뼈가 얇아지고 관절의 탄력성이 감소하며 연골 관절인대의 기능이 저하된다. 80세에 이르기까지의 남녀의 골밀도 감소율의 통계를 예로 들어보면, 남자의 경우 평균 12%, 여자의 경우 평균 25% 감소하였다. 이러한 골밀도 감소에 따라 골다공증(Osteoporosis), 골절, 신경통의 이환율이 증가하게 된다. 골절율의 경우 남자는 9.5%, 여자느 27%로 나타나고 있다. (3) 단백질 합성의 감소 어린이는 단백질의 합성이 왕성하여 인체성장에 쓰이고 있으나 노인은 나이가 들어감에 따라 단백질의 용도가 줄어들기 때문에 자연히 합성율이 감소한다. (4) 조직기능과 순환기계 기능의 감퇴 노화와 함께 즉, 30∼80세 사이에 신경전달(Nerve Conduction)이 15% 저하되고 심장박출량(Carica output)이 30% 감소된다. 신장의 혈류량(Renal flow)도 50% 감소되는 것으로 나타났다. 또한 동맥의 탄력성이 저하되어 동맥의 경직화 현상이 나타나게 된다. 심장의 박출량은 노화에 따라 직선적으로 감소한다. 또한 동맥은 노화와 함께 탄력성을 잃고 굳어지기 때문에 수축기 혈압의 상승, 말초혈관의 저항의 상승 등에 의해 각 장기의 혈액이 감소한다. 연령 증가에 따라서 동맥벽의 중막에 Ca의 침착이 생기며 혈액 성분 중 특히 변화가 심한 지방으로서 가장 문제되는 콜레스테롤이 내막에 침착된다. 따라서 동맥은 점차 딱딱해져 혈관의 저항성이 증가된다. (5) 면역기능의 저하 각종 병원균에 의한 질병을 방지하는 면역기능과 질병회복에 관여하는 면역 기능이 감소하여 질병에 감염되기 쉽고, 또 감염시 회복 기능이 떨어지게 된다. (6) 뇌와 신경기관 30세부터 70세 사이에 뇌의 양이 10%감소하게 되며 특히, 60세 이후에는 학습능력과 기억력이 급격히 저하되고 우울증, 위축감 및 시야의 경직성이 나타나게 된다. 이외에도 뇌척수막이 두꺼워 지고 뇌의 신경전달물질의 생산량이 감소하게 된다. (7) 내분비 기능의 감퇴 노화가 진행됨에 따라 신체대사율과 갑상선기능이 저하되고 인체 에너지 소모율이 떨어지므로 체조직 중 지방이 차지하는 비율이 증가한다. 따라서, 비만증이 생기게 되는 경우가 많아진다. 이외에도 포도당내성(Glucose tolerance)이 감소되어 당뇨병의 이환율이 증가하게 되고 이는 또 골밀도를 감소시켜 골다공증(Osteoporosis)을 유발시킨다. 내분비 기능의 가장 특징적인 변화는 성장호르몬, 프로락틴(Prolaction)등의 호르몬의 수준은 감소하지 않으나 성선자극 호르몬이나 췌성 폴리펩티드는 노화와 함께 감소하다. 또한 원인 불명의 양성 전립선의 비대증이 증가하고 결과적으로 배뇨곤란을 초래하게 된다. 따라서 전립선암 발병율이 높아진다. 또한 항이뇨 호르몬의 분비가 증가하는 경향이 있고, 조직세포 중 인슐린을 수용하는 특수한 세포막 수용체의 숫자 또는 기능이 감소하고 동시에 인슐린에 대한 항체 생산 등으로 인하여 당뇨병이 증가하게 된다. (8) 소화 흡수율의 저하 치아 및 잇몸조직이 손상되어 생기는 저작기능 장애, 소화효소 분비의 저하, 혼자 생활하는데 따른 심리적 고독감 등으로 인하여 소화흡수율이 저하된다. 소화기 질환은 한국인에서 가장 많이 나타나는 것으로 위암을 포함한 상부위장 질환이 많다. 원인으로는 아직도 확실히 밝혀진 것은 없으나 식이에 의해 비롯된다고 믿는 이론이 우세하다. 구체적 세부 원인으로서는 담배, 술, 맵고, 짠 음식, 과식, 탄수화물의 과다 의존성과 지질과의 불균형섭취 등에 의한 것으로 보고되고 있다. 그러나 노인층의 소화기 질환 및 증세로는 주로 위산 분비의 감소(무산성위염)를 들 수 있으며, 이는 위벽의 점막세포가 노화되어 위산 분비가 감소하기 때문이다. 또한, 음식물의 통과시간이 길어져서 장내 유해균이 생성, 장벽근육의 약화 등을 초래할 수 있으며 소화에 관여하는 각각의 효소의 분비가 감소하여 소화율이 떨어지게 된다. (9) 영양소 습취의 감소 혼자 사는 사람의 경우를 예로 들어보면, 70세부터 80세의 10년 사이에 전체 에너지 섭취량이 19%감소하며 단백질은 24%, 칼슘 18%, 철분 29%, 그리고 비타민 C 섭취량은 31%가감소한 것으로 조사되었다. 이외에도 염산섭취 및 체내 비타민 D의 합성량이 감소한 것으로 나타났다. 이런 제반 영양소 섭취의 감소가 인체조직의 기능을 저하시키는데 큰 영향을 미칠 것으로 보인다. (10) 체내 항상성의 저하 다세포 생체에서는 혈액을 매개로 하여 외부환경과 물질교환이 이루어진다. 생체내의 변동이 없는 환경을 내환경이라 하며 세포의 정상기능에 절대적으로 필요하다. 세포로 출입하는 물질의 이동을 담당하는 혈액에는 물질의 이동, 운반, 소모, 대사활동 등이 끊임없이 일어나는데도 불구하고 성분이 일정하게 조절된다. 40세 이후부터 장기의 생리적인 기능저하가 발생하며 각 장기의 적응력, 저항력, 회복력 등이 떨어지고 체내 항상성의 전체적인 감소를 초래한다. 2. 노화와 관련한 질병 (1) 암 45세 이후 생존시 8년마다 암 발생 가능성은 2배로 증가하게 된다. 그 원인은 노화가 진행됨에 따라 면역기능의 저하, 세포 수리기능의 감퇴, 발암물질에의 노출증가, 영양소섭취의 장기간 부족상태가 복합적으로 작용하여 발암의 가능성을 증가시키기 때문으로 풀이된다. (2) 심장 혈관질환 다가 불포화지방산 섭취의 감소 및 포화지방산 섭취의 증가 등을 포함한 식(食)적인 문제, 운동부족, 흡연, 음주과다, 고혈압, 당뇨 등의 복합작용으로 말미암아, 심장마비(Heart Attack), 뇌졸중(Stroke), 관상 심장질환 등이 증가하게 된다. (3) 신경통 노화에 따른 면역작용의 저하, 식이 및 영양문제가 복합적으로 관련되어 관절과 골격 통증을 유발시킨다. (4) 당뇨 호르몬, 대사질환, 면역 및 식이 문제에 의해 발생이 되며, 30세 이후에 많이 발병하는 경향이 있다. 30세 이후 매 10년마다 당뇨의 가능성이 2배로 증가한다. (5) 노인선 치매(Senile Dementia) 노인성 치매는 식이적으로 공급되어야 할 신경 전달물질이 공급되지 않을 때 또는 뇌 세포의 기능이 쇠퇴되어 발생하므로 뇌 세포의 활동을 지속적으로 유지시켜 줄 필요가 있다. (6) 면역 관련질병 노화가 진행됨에 따라 면역관련 세포인 T-Cell, B-Cell의 성장저하와 더불어 면역단백질인 Ig A, M, E, G, D 등이 감소되어 질병 감염성이 증가된다. V. 노화의 예방 1. 노화를 억제하는 기본전략 (1) 음식 조절 실험동물에서 먹이 (음식) 조절이 평균수명과 최대수명을 관여한다. 음식 조절(dietary restriction)은 질병에 대한 저항을 증가시킨다. 예로서 radiation이나 발암물질에 의한 암 발생을 감소시킨다. 또한 이런 동물은 glucocorticoids hormone level 증가 억제와 oxidative stress에 대한 저항이 증가한다. 이 두 가지가 수명을 짧게 한다. 절식은 여러 가지 특별한 성격을 가지고 있다. 첫째로 생명을 연장하는데 평균수명과 최대 수명 모두를 포함한다. 40% 칼로리 제한은 50%의 평균수명과 최대수명을 가져온다. 둘째로 절식에 대한 수명연장은 음식 먹는 량과 반비례한다. 셋째는 노화와 관련된 여러 질병의 빈도와 심한 정도가 절식으로 감소된다. 넷째 절식은 노화와 관련된 작용이 감소된다. 최종적으로 노화와 관련된 생식기능과 일반적인 효력(기능)을 절식 등에서 판단기준으로 삼을 수 있다. (2) 항산화제 급여 절식이 free radicals에 근거를 둔 oxidatvie stress theory of aging을 확신하여 주고 또한 잘 지지해 준다. 절식하는 동물이 항산화 능력을 나이에 따른 산화 손상과 변경을 줄여준다. 예로 glycation, mitochondrial DNA alteration과 lipid peroxidation등이다. oxidative stress에 민감한 mitochondria는 좋은 예이고 mitochondria membrane을 유지하여 ADP/ATP translocase, respiration과 cytochrome c oxidation을 원활하게 한다. 더 나아가선 먹이를 절제한 동물에서 mitochondria의 Ca++ permeability를 감소시키고 항산화 효소인 glutathione S-transferase 와 peroxidase의 활성이 증가하고 serum iron ferritin량이 여러 organs에서 감소. 아직 명확하게 다 밝혀지지는 않았으나 절식이 membrane 안정화하는 것과 항산화작용은 세포수준에서 산화 과정에서 일어나는 여러 현상을 막아준다고 설명 할 수 있다. Oxidative stress와 이 stress를 억제하는 항산화제를 첨가함으로 이런 stress를 감소시킬 수가 있다. 【Table1】 항산화제의 첨가가 수명에 미치는 영향【Table1】 항산화제 수명연장 생물 중간 최대 mice 2-Mercaptoethylamine 0.05% 12.8 29.2 0.1% santoquin(0.5%) 18.1 mice Tocopherol-p-chloro-phenoryacetate 13.0 13.0 Drosophila d-Rocopherol 31.4 23.2 Nematodes Vitamine E 16.8 15.4 Rotifer sulfhydryl agent 28.0 Rotifer 비교적 해가 적기 때문에(non-invasive nature), 항산화제를 먹이는 것은 수명연장에 대한 연구로서 초기에 시도해 볼만하다고 본다. 항산화제는 산화에 의한 노화를 방지하는데 주된 결과로서 쉽게 예측할 수 있다. 아직도 항산화제가 항 노화 현상에 대한 data로서 주로 죽음에 대한 data가 있으며 생물학적이고 병리학적인 변화에 대한 불확실한 data가 있다. 근래에 free radical spin trapping 물질로서 phenyl-butyl nitrone(PBN)을 이용하여 superoxide 와 hydroxy radicals을 잡는 작용을 한다. 이런 작용으로 수명이 10-20% 연장되고 또한 기억과 인지 능력이 유지되는 등 효과가 있다. 아직 PBN 처리가 다른 생리 현상을 감소시키거나 질병과정을 감소시키는 증거가 아직은 밝혀지지 않았다. 항산화제를 음식에 첨가하였을 경우 몇 가지 평가 되어야할 사항이 있다. ① 흡수 정도 ② 혈액에 항산화 물질의 유지 ③ 세포막 운반 ④ 항산화의 세포 내에서 규제 ⑤ 여러 항산화의 보완 작용 ⑥ 어떤 생리 조건에서 항산화제가 pro-oxidants로 변화 등이다. 일반적으로 세포내의 redox balance를 유지하기 위해서는 신체는 외부적인 항산화제에 대응하여 방어기전을 가지고 있다. 예로서 vitamine C를 많이 먹으면 vitamine E의 흡수가 줄어든다. 항산화제는 총체적인 항산화 작용을 방해하지 않고 산화에 의한 손상을 방지하는 것이다. 근래에 절식(dietary restriction)연구는 redox balance에 별 영향을 주지 않고 항산화 작용 증가시키는 것으로 나타났다. (3) Hormone의 항노화 작용 나이가 들어가면서 hormone의 량이 감소하는데 이 부족한 hormone을 재충전하면 노화를 방지 할 수 있다는 논거이다. Hormone 처리는 1990년대에서 노화와 관련된 여러 퇴화기능에 많이 사용하였다. 〔그림 10.〕 그림에서 보는 것처럼, 이와 같은 접근 방법은 치료방법으로 질병을 고치기 위하여 사용하였다. 어떻든 hormone을 공급하는 것은 여러 면에서 이로운 점이 있고 부작용이 비교적 적다. 예로서 성장 hormone을 항노화로 사용하면 체중감소, 뼈의 골다공증과 면역 결여 등을 방지하나 그 효과는 단지 일시적이다. 다른 hormone으로서는 estrogen, DHEA와 metatonin등이다. ◈ 성장 hormone 60세가 넘은 남자에게 성장 hormone을 주면 lean body mass가 증가한다. 6개월 처리 한 후에 IGF(insulin like growth factor)가 젊은 사람과 같은 수준으로 증가하고 lean body mass 8.8% 증가하고 지방이 4.4% 감소하고 살결의 두께가 7.1% 증가하였다. 이런 결과는 단기적인 것인데 장기적으로 복용하였을 때 부작용은 어떻고 얼마동안 복용하여야 젊음을 유지할 수 있는지 등이 아직 검증이 되지 않았다. 여기에 남자의 경우 남성 hormone인 testosterone을 투여하는 것이 여러 면에서 흥미가 있다. ◈ Estrogen 여성 hormone인 estrogen 투여는 폐경 이후에 골다공증을 방지하는 가장 성공적인 hormone이다. 폐경 이후에 나이든 여자분 들에게 있어서 치매(vascular dementia or alzheimer's disease)를 방지한다. 이와 같은 estrogen에 의한 뇌의 기능은 acetylcholine transferase란 효소를 증가시켜 신경전달물질의 합성을 촉진한다. 더 나아가선 estrogen이 심장질환을 방지하는 것은 plasma HDL(high density lipoprotein)을 증가하여 cholesterol량을 줄인다. Estrogen이 lipids량을 줄이는 것이 30%정도 심장질환을 예방하지만 더욱더 이 hormone이 nitric oxide synthase란 효소를 증가하여 혈관을 확장하는 것이 중요한 작용을 한다. 또 다른 estrogen의 작용 방지는 PGI2 생산하여 혈관을 확장시키고 혈관을 수축시키는 thromboxane을 감소시킴으로서 심장 질환을 방지하는 것이다. 그래서 이런 좋은 효과로 estrogen이 노화를 방지하는 것은 어느 정도 보장이 된다. 그러나 estrogen 섭취에 대한 여러 가지 부작용을 줄이는 방법이 중요하다. ◈ DHEA Dehydroepiandrosterone(DHEA)량은 성인이 되어서 가장 높고 나이가 들면서 점점 감소한다. 현재 DHEA의 생리적인 역할은 잘 규명되지 않았다. 그러나 이런 불확실한 중에서도 DHEA는 항노화 물질로서 노화와 관련된 퇴행성 질환을 예방하는데 큰 도움을 주리라고 본다. 퇴행성질환이란 인지기능 저하, 골다공증, 면역 감소와 암 등을 들 수 있다. 이와 같은 대부분의 연구는 쥐를 가지고 한 것이며 인간에 실험한 것은 몇 건 되지 않는다. 쥐는 DHEA의 량이 아주 적고 DHEA가 먹이를 줄이는 등에 대한 여건들을 고려하지 않은 점이 인간에게 투여하였을 때 동물실험과 같은 기대를 하기엔 아직 미흡하다. 그리고 DHEA는 steroid hormone을 합성하는 중간 물질로서 testosterone등의 steroid hormones도 생산 할 수 있다. DHEA를 사용하였을 경우 insulin 감도가 좋아지고 plasma lipid 변화가 있고 치매에 대하여 어느 정도 효과가 있다. DHEA의 효과는 central nervous system과 심리적인 건강(well being)에 대한 지속적인 결과에서 오는 것으로 본다. 건강에 좋은 것과 관련된 DHEA의 효과는 행동과 기분 등으로 많은 연구가 진행되고 있다. 아마도 신경전달물질인 catecholamine과 serotonin에 관여할 것으로 추측한다. 여기서 DHEA가 뇌에 작용하면 뇌에 DHEA가 생산되는지 등은 잘 모르고 있다. 뇌에 DHEA가 작용하는 부위와 DHEA receptor등이 연구가 되어야 할 것이다. 이 물질이 항노화물로서 인정되려면 동물과 인간에게 종합적인 연구를 하여 효과를 규명하는 것이 선행되어야 할 것이다. ◈ Melatonin Pineal grand에서 생산되는 melatonin은 circadian (24시간 주기)형태로 분비가 된다. 이 hormone의 생산은 나이에 따라 감소된다. 노화에 대한 이 hormone의 연구는 circadian rhythm과 관련되어 간접적으로 시작되었다. Circadian rhythm을 변경하는 것이 노화억제와 어떤 관련이 있는지 여러 논란이 있었으나 아무튼 근래에 melatonin은 hormone이나 신경전달 물질로서 작용하기보다는 노화와 관련된 항산화제와 면역증강제로서 사용할 수 있다는 놀랄만한 보고가 있다. Melatonin은 항산화제로서 peroxy radicals을 vitamin E보다는 더 강력히 잡아주고 있어 생체 내에서 산화 손상을 방지 할 수 있다. 이와 같은 역할을 증명하는 것으로써 melatonin이 membrane을 안정화한다. 이런 여러 연구 결과를 보면 hormone에 의한 생리 작용의 회복이 노화를 방지할 수 있을 것으로 본다. 그러나 다른 항노화 hormone과 같이 해결해야 될 문제가 많다. 그래서 수명 연장과 건전한 노화에 대한 hormone 작용은 최종적인 목적과 당장에라도 효과적인 치료라 할 수 있다. Hormone을 투여하였을 경우 장점은 무엇이고 부작용 즉 위험 부담은 어느 정도이고 이런 hormone의 처리가 대사 작용에 미치는 등 좀더 자세한 여러 면을 살펴보아야 할 것으로 본다. 더욱더 이런 hormone의 장기 복용에 따른 전체적인 hormone의 균형과 종합적인 생리적인 균형이 아주 잘 평가되어야 한다. 이러한 관점에서 최적의 hormone의 량을 알아내고 노화에 따른 더 많은 연구가 되어야한다. 2. 일반적 노화 방지법 (1) 음식 섭취량을 감소시킬 것 절제된 음식섭취 특히, 에너지의 섭취 감소는 대사율을 느리게 하므로 성성숙을 지연시켜 노화를 방지한다. 성적인 성숙이 빠를수록 일직 노화현상이 발생한다. 칼로리 섭취문제는 호르몬과 면역계에 영향을 미치므로 노화와 연관성이 많다. 실제로 한국인의 성인 남자는 칼로리 권장량이 2,500㎉ 여자는 2.000㎉로 되어 있으나 이것보다 조금 적게 섭취아는게 장수하는데 도움을 준다는 이야기가 된다. (2) 가능한 한 낮은 체온을 유지할 것 냉혈동물처럼 정상체온보다 조금 낮게 체온을 유지하면 수명이 연장된다. 그러나 인간의 체온은 거의 일정하게 36∼37도에서 유지되고 있으므로 가능한 한 난방기구 사용 혹은 옷을 겹겹이 입은 상태 등에서의 인위적인 체온상을을 피하는게 좋다. (3) 유전자 조작(Cloning) 노화된 세포에 젊은 세포를 이식시켜 새로운 어린 핵이 분화하도록 유전자 조작을 해서 젊은 조직이 다시 분화하도록 하는 방법이 있으나 아직 현실적으로 적용하는데 어려움이 있다. (4) 사망호르몬(Death-Hormone)의 탐색 Death-Hormone을 분비할 것으로 보이는 내분비선을 절제하는 방법이 있다. 실험에 의하면 뇌하수체 내분비선을 제거한 경우의 쥐가 장수한다는 보고가 있는데, 뇌하수체가 사망 호르몬을 분비할 것이라고 추측되고 있다. (5) 정신적, 육체적인 운동을 할 것 계속적인 생체리듬과 생리 현상의 유지를 위해 정신적으로 육체적으로 운동을 하는게 절대적으로 필요하다. 가장 적극적인 노화 방지법 중의 하나가 이것이다. (6) 적절한 영양소를 섭취할 것 수명을 연장시키는 근본적인 문제는 적절한 식품에 따른 영양관리를 어떻게 하느냐에 크게 좌우된다. 3. 식품과 영양적인 노화 방지법 (1) 비타민(Vitamins) ① Vit. A(β-carotein) 비타민 A는 Free radical을 중화시켜 폐암 및 위암과 같은 암에 항암작용을 하며 암 방지에 효과가 있다. ② 나이아신(Niacin) 현재까지 밝혀진 것 중에 콜레스테롤 및 중성지방(T.G)수치를 낮추는 가장 강력한 것으로 알려져 있으며, 심장질환(Heart-Attack)과 동맥경화를 방지한다고 보고되고 있다. ③ 비타민 B6(Pyridoxine) 뇌의 신경전달물질에 작용하여 유아의 구토, 경련방지 및 신경기능 유지에 효과가 있으며, 면역기능을 강화시켜 특히 피부암의 일종인 흑색종(Melanoma)의 방지효과가 있다. 그러나, 이 비타민은 다량 복용시 신경조직에 손상을 주므로 다량 복용은 금물이다. ④ 판톤산(Pantothenic acid) 최근 류마티스성 관절염(Rhematoid Arthritis)에 치료효과가 있는 것으로 보고된 적이 있으며, 동물실험에서 투여시 생명이 연장되었다고 한다. ⑤ 비타민 C(Ascorbic acid) 항산화제로 널리 알려져 있으나 인체 암 예방효과에 대해서는 아직 입증이 되어있지 않다. 암 유발물질로 알려져 있는 체내 nitrosamine의 생성을 차단하고 체내면역 기능을 강화해 주는 효과가 있다. 이밖에도 혈액응고억제, 상처회복 증진, 체내생명현상을 위협하는 흡연이나 공해의 피해를 줄이는 효과를 가지고 있다. ⑥ 비타민 E(α-Tocopherol) 비타민 C와 같이 항산화 효과를 가지고 있으며 이는 무기질 중 셀레늄(Se)과 복합적으로 작용해 암 방지 상승효과를 가지기도 한다. 또한, 심장질환 및 혈액응고를 방지하는 것으로 알려져 있으며, 최근 연구에 따르면 유방암 발생을 억제시킨다고 보고되었다. (2) 무기질(Minerals) ① 칼슘(Calcium) 칼슘은 노인, 폐경기 이후의 여성, 섬유소를 많이 섭취한 사람, 임산부, 알루미늄을 포함한 위산 과다약 복용자, 과다 음주자의 경우에 결핍되기 쉽다. 이와 같이 칼슘이 결핍된 사람에게서는 뼈밀도(bone density)가 낮아지고 골절이 쉽게 일어나는 골다공증이 되기 쉽다. 이외에도 칼슘은 심근수축을 도와 고혈압을 낮추는 치료효과를 가지고 있다. ② 크롬(Cr) 크롬은 나이가 듦에 따라 적어지는 당내성(Glucose tolerance)을 높여주는 효과가 있다. 하지만 당뇨치료에 영향을 주는지는 아직 의문으로 남아 있다. ③ 구리(Cu) 항산화 기능을 가지고 있어 항암 효과가 있는 것으로 동물실험을 통해 보고되고 있다. 이외에도 구리는 심장질환예방에 기여를 하며 소 염작용도 가지고 있어 신경통 치료에 유효할 것으로 기대되고 있다. ④ 철(Fe) 철분이 결핍되면 체력, 지구력, 학습기능, 활동성 등이 저하되며 빈혈발생이 우려되므로 충분한 철분 섭취가 필요하다. 철분은 항산화 기능이 있으며, 세포면역을 강화시켜 질병저항 효과를 증진시킨다. ⑤ 마그네숨(Mg) 마그네슘은 운동선수, 노인, 임신부 등에게 결핍되기 쉽고 심장질환 예방효과가 있다. 그리고 마그네슘은 칼슘과의 균형을 이루도록 하는 것이 중요하다. 그렇지 않으면 심장조직손상, 심장마비, 심장박동 불규칙 등의 부작용이 생길 수 있다. 마그네슘의 투여가 고혈압치료효과가 있는지는 아직 확실히는 입증되지 않고 있다. ⑥ 망간(Mn) 뇌와 신경조직 질환을 예방하는 효과가 있다. ⑦ Mo 결핍시 중국에서는 식도암이 되는 것으로 알려져 있으나 이에 대한 연구가 진행중이다. ⑧ 셀레늄(Se) 셀레늄은 항산화제로서 노화를 억제하는 효과가 있고, 암 예방 및 심장질환 예방과 밀접한 관련이 있는 것으로 입증되고 있다. 토양의 셀레늄의 양은 혈액 속의 셀레늄 양과 상호 관련성을 갖고 있는데, 우리가 먹는 채소와 과일을 통해 토양 속의 무기물인 셀레늄을 섭취하고 있기 때문이다. 토양 셀레늄이 낮은 지역에 사는 미국 죠지아주는 특히 토양 셀레늄이 지극히 낮아 심장마비 발병률이 가장 높은 지역으로 꼽히고 있다. 혈청 셀레늄이 낮은 경우 5년 후 암 유발 가능성을 추정할 수 있는데 특히 위함, 식도암, 직장암, 전립선암, 유방암 등의 유발과 연관이 많다. 셀레늄은 너무 많은 양을 섭취하면 독성이 있으므로 주의를 요한다. 비타민 E와 함께 복용하면 노화 방지에 상승효과가 있다. 이것은 과산화물에 의한 세포막의 손상을 방지하는 효과를 셀레늄이 가지고 있기 때문이다. 이외에도 적혈구 보호, 성장축진, 생식율 상승효과 등이 있다. ⑨ 아연(Zn) 노화가 진행됨에 따라 면역기능이 떨어지는데 아연을 투여하면 혈액내의 면역에 관련하는 T-림프세포가 증가하여 항체기능을 증진시켜 면역기능이 유지된다. 이외에도 상처회복 증진 및 불임치료 기능이 있으며 암, 당뇨, 신경통 등의 예방 효과에 대해서도 구체적인 연구가 진행되고 있다. (3) 아미노산(Amino acids) ① 아르기닌(Arg) 성장호르몬의 촉진, 근육양의 증가, 지방소모 촉진, 상처회복 촉진, 면역 기능강화 등의 효과가 있고, 동물실험을 통해서 항암 효과도 있는 것으로 밝혀졌다. ② 시스테인(Cys)