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beyond reason
미량원소 치유의학
치유는 기쁨, 감사, 축복 540 에너지 장에서 일어난다
미토콘드리아 기능
1) ATP생산
2) 시트르산 회로
3) 아미노산 합성
4) 지방산 산화
5) 칼슘대사와 세포질 포획
6) 세포사멸
- 산화과정의 전자전달계 복합체는 에너지 인산기질(ATP)의 주요 근원임. 하지만 전자전달계에는 다른 기능들도 있다는 것을 기억해야
- 시트르산 회로, 아미노산 생합성(간), 지방산 산화 등은 모두 미토콘드리아 내에서 산화를 위해 필요한기질을 만듬.
- 또한 칼슘대사와 일련의 세포사멸 조절은 미토콘드리아의 또 다른 중요한 기능임.
- 고에너지를 필요로 하는 세포에서 정상세포 기능을 유지하기 위해서는 에너지와 칼슘대사가 아주 중요하기 때문에 세포자멸을 유도하는 기전은 중요함. 미토콘드리아 기능과 정상세포 유지기능을 유지하는 능력은 나이가 들수록 변하며 환경적, 내적요인 그리고 유전적 손상은 늘 위험요소들로 작용함.
미토콘드리아 유전학
- 미토콘드리아는 에너지 생성을 위한 기질을 만드는데 필요한 DNA를 가지고 있음. 이 과정에서 필요한 많은 요소들은 실제적으로 핵 DNA에 포함된 유전정보로부터 형성됨.
미토콘드리아와 산화스트레스
1) 미토콘드리아는 에너지를 만들며 산화스트레스를 유발
2) 만성질환에서 에너지 대사가 어떻게 되는지
3) 세포의 산화-환원 조절에서 항산화제의 역할
4) 다양한 영양소들이 어떻게 에너지 생산에 관여하는지
5) 이러한 개념들이 흔한 질환과 어떤 연관성이 있는지
- 미토콘드리아는 많은 양의 에너지를 생산하고 분배하는데 필요함. 이것이 생체 에너지학의 핵심.
- 가장 놓은 미토콘드리아의 활성을 가지고 있는 세포들은 심장과 신경계의 세포처럼 유산소 일을 하는 세포들임. 심장 조직의 75%인 심근세포는 미토콘드리아로 가득차 있음.
- 미토콘드리아는 지방산, 당, 그리고 아미노산을 사용하여 산화-환원과정을 거쳐 높은 에너지 분자(ATP, NADH, FADH2)를 만들어 다양한 세포들에서 각자의 역할들을 수행함.
- 효과적인 대사는 호르몬, 신경전달물질, 보조인자, 보조효소, 사이토카인 같은 많은 요소들에 의해 조절됨. 세포막은 영양소의 유입과 대사 후 남은 부산물의 배출에 매우 중요함.
- 거대영양소는 작은 분자로 분해되어 최종 산화를 위해 미토콘드리아내로 들어감. 미토콘드리아는 이중막 구조를 가진 세포내 기관임. 내막은 미세하게 접힌 구조의 cristae가 있으며 여기서 에너지를 생산하며단백질과 효소들은 cristae의 표면에서 실제적으로 일을 수행하게 됨.
- 전자전달계는 섭취한 음식으로부터 에너지 즉 ATP를 생산하는 단계임. 일련의 과정은 미토콘드리아 내에 존재하는 철을 포함하는 단백질과 전자를 전달하는 사이토크롬의 표면에서 일어나는 놀라운 과정임. 따라서 미토콘드리아는 철분 원자가 존재하며 이는 자기장 환경에서 탈분극이 가능해서 마치 준 자기장환경과 비슷함. 연구에 의하면 동물을 자기장 환경에 두었을때 미토콘드리아의 생체에너지가 변하는 것을 알 수 있었고 이는 자기 에너지가 미토콘드리아의 생체에너지에 영향을 미칠 수 있을 것이라는 흥미로운 결론에 도달하게 됨.
- 분자들은 미토콘드리아의 외막을 통과해 내막까지 도달하여 내막의 표면에 붙어있는 전자전달계와 크렙스 사이클의 효소에 도달함. 크렙스 사이클의 di와 tricarboxylic acid로부터 전자가 떨어져 나오면 전자전달계의 단백질들에서 전자를 받아 산소분자에 순차적으로 전달함. 전자를 받은 산소는 물로 환원됨. 산화반응이 있을때마다 환원반응도 동시에 있어야만 함. 이 과정에서 전자를 잃는 것도 아니며 얻는 것도 아닌 것이 됨. 즉 에너지와 물질은 보존됨. 이러한 과정에서 교환된 전자는 수력발전소에서 전기가 생성되듯이 일련의 과정을 따라 움직임. 이러한 일련의 과정이 전자전달계이고 여기에는 적절한 전자흐름의 조절에 도움을 주고 있는 다양한 보조인자들을 가지고 있음.
- 전자전달계의 상태가 좋지 않으면 전자들은 누전을 일으키는 것처럼 전자전달계를 벗어날 수 있음. 누전이 되면 집을 파괴시킬 수 있듯이 전자전달계로부터 나온 전자들은 세포를 파괴시킬 수 있음. 우리가 호흡하는 산소(공기의 21%)가 부식성 있는 산화가스라는 것을 인식하는 것인 아주 중요함. 즉 인간과 산소의 관계는 사랑-미움의 양면성이 존재함. 에너지 생성을 위한 산화제로서 미토콘드리아 내에서 산소를 사용하는 것은 산소를 사용하지 못하는 혐기성 세균보다 에너지 측면에서 보면 훨씬 이득이 많음. 반대로 산소의 사용은 산화적 손상의 위험을 증가시키기도 함. 이러한 이유로 복잡한 '항산화 방어체계가 산화적 손상'으로부터 보호하기 위해 발달되어 온 것임.
- 평균적으로 우리가 호흡하는 산소의 약 1%가 높은 에너지이면서 부식성이 있는 산소물질들로 전환됨.
- 세포막은 불포화 지방산이 풍부하여 손상받기 쉬운 미토콘드리아는 산화로부터 보호받기 위해 효과적인 방어 시스템이 있음. 마치 전선을 보호하는 절연체가 있는 것처럼 항산화제가 미토콘드리아 내에 고농도로 존재함. SOD(superoxide dismutase와 glutathione peroxidase/reductase와 같은 항산화제들과 작은 분자들이 미토콘드리아 내에 고농도로 발견됨.
- 작은 분자의 항산화제에는 lipoid acid, coenzyme Q10, carnitine등이 해당됨. 이런 항산화제와 작은 분자들은 산화 스트레스/손상으로부터 세포와 미토콘드리아를 보호함. 이런 물질들을 산화스트레스에 저항할 수있는 산화환원 중화제(redox buffering agent)라고 함.
- 만약 미토콘드리아의 산화적 인산화 반응이 억제된다면 에너지 생성은 세포질내의 대사활성을 통해 일어남. 이런 세포질의 대사능력으로 피루브산이 젖산으로(혐기성 당분해과정) 됨. 젖산 발효는 산화적인산화 반응처럼 효과적인 에너지를 만들지 못함. 피루브산/젖산 대사과정은 에너지 생산 시스템을 후원해주는 과정임. 이 과정은 우리의 혐기성 진화의 역사로부터 얻은 유산임. 체내 조직에 산소가 결핍되면 혐기성 대사상태로 전환됨. 예를들어 당신이 마라톤을 하면 생화학적으로 당신의 미토콘드리아 능력을 뛰어넘어 젖산발효 또는 혐기성 대사로 전환되려고 시작할 것임. 그래서 젖산이 조직에 축적되어 세포의 pH가 낮아짐. 그 결과 당신은 피로와 통증이 유발되고 감정의 변화도 느끼게 됨.
- 섬유근막통이 근육내 특정통증 유발점에서 미토콘드리아의 기능이상으로 생긴 젖산산증때문에 생길 수있다는 가능성이 대두되고 있음. 즉 변화된 미토콘드리아의 생체에너지학은 만성통증증후군과 관련된 근육효율 감소와 관련이 많다고 알려져 있음.
- 또한 스타틴계 약물사용과 근육통증과 관련이 있는 횡문근융해에 대한 궁금한 점이 있음. 스타틴계 약물이 미토콘드리아의 산화적 인산화반응에 어떤 영향을 미치는가? 전자전달 경로의 중요한 요소중의 하나가 코큐텐임. 스타틴계 약물은 코큐텐 합성을 감소시켜 전자전달을 방해하고 미토콘드리아의 산화적 인산화반응을 막아서 젖산을 생성하는 혐기성 대사를 유도함. 즉 조직전체의 산화/환원 밸런스가 변하게됨. 12볼트의 건전지에 계속 8볼트를 주는 것과 같음. 감소된 볼트로는 시스템을 정상적으로 작동시킬 수 없음.
미토콘드리아 DNA
- 세포내 대부분의 DNA는 핵에 존재하고 적은 양의 DNA가 미토콘드리아 내에 있음.
- 미토콘드리아 DNA는 미토콘드리아 활성에 필요한 단백질과 RNA분자들을 부호화하는 중요한 기능을 가지고 있음. 미토콘드리아 DNA이 돌연변이는 핵내 염색체에서 일어나는 돌연변이없이 생길 수 있음. 몇몇 미토콘드리아의 효소가 미토콘드리아 유전체를 부호화한다는 사실에도 불구하고 대부분은 핵내에서 부호화됨. 미토콘드리아는 매우 원시적인 기관지처럼 보임.
- 고생물학자들은 미토콘드리아 기원이 16억년 전이며 우리가 친숙한 어떤 것보다 먼저 생겼다고 함.
- 미토콘드리아의 DNA는 주로 모계에서 유전됨.
- 정자도 미토콘드리아를 가지고 있으나 대부분이 수정후 떨어져 나가는 꼬리 근처에 있음. 그래서 미토콘드리아는 정자로부터 난자로 거의 들어오지 못함. 반면 난자는 크고 무수히 많은 미토콘드리아를 가지고 있음.
- 미토콘드리아의 DNA는 핵의 DNA보다 산화손상에 취약함. 핵의 DNA는 히스톤과 비히스톤 단백질에의해 단단하게 결합되어 보호받고 있음. 이런 단백질들은 나선형 형태로 DNA를 감싸고 있어 DNA에 손상을 주는 것에 노출되지 않도록 함. 이런 기전으로 인간의 유전체는 핵 손상으로부터 보호를 받아옴.
- 유전체는 해독될 필요가 있을때 해독효소가 들어올 수 있도록 선택적으로 DNA의 외형을 풀어주는 기전을 가지고 있음. 이런 선택적인 반응들은 유전체의 deacetylation과 demethylation반응에 의해서 일어나고 DNA에 특정 메시지를 해독하도록 함. 반대로 미토콘드리아의 DNA는 손상으로부터 잘 보호받지 못함. 핵 DNA구조와는 반대로 박테리아의 고리염색체처럼 미토콘드리아의 DNA는 발가벗은 채로 노출되어 있기 때문임.
미토콘드리아와 산화 스트레스
- 산화 스트레스는 반응성 산소족이 세포막의 불포화지방, 단백질, 그리고 핵산과 과도하게 반응하는 것을 말하며 그 결과 세포의 정상적인 기능을 바꾸는 것
- 전자전달계의 특정단계는 환원형태의 코큐텐과 산화형태의 코큐텐의 상호관계에 의해 촉진됨. 코큐텐은 전자전달계에서 전선줄의 절연체로 인식함.
- Lipoic acid도 역시 리포익산과 디하이드로 리포익산이 결합한 절연체의 한 부분임.
- glutathione peroxide와 reductase 는 미토콘드리아를 보호하는 글루타치온 산화, 환원 형태의 농도조절을 도움. 비타민 E 또한 전자를 수송하는 역할을 하고 절연체의 기능을 제공함.
- 만일 전자를 전자전달계에서 잃어버리면 전자들은 세포에 손상을 줄 수 있음. 이런 전자들은 매우 난폭한 산화제임.
- 전자들은 흔히 혼자이기를 싫어함. 즉 전자들은 항상 반응할 어떤 것들을 찾고 있음. 이러한 과정을 산화스트레스라고 부름. 산화제들은 Superoxide, hydrogen peroxide, singlet oxygen, hydroxyl radical들을 포함하는 미토콘드리아의 산화스트레스를 일으킴. 이러한 산화제들은 차례로 lipid peroxide, nitrogen, sulfur oxide free radical species들을 생성함.
- hydroxyl radical은 세포내에서 만들어진 산화물질임. 1975년 기능의학 연구센터에서는 hydroxyl radical 이 체내의 세포시스템에 의해 만들어진다는 것을 발견함.
- hydroxyl radical은 산화스트레스를 유발하는 다른 peroxyl radical의 생성으로 체내 다른 유기분자들과함게 체내과정에서 생성되고 산화스트레스에 기여한다고 알려져 있음.
- 항산화 방어에는 glutathione peroxidase, glutathione reductase, catalase, superoxide dismutase같은 세포나 효소들이 있음.
- 정상적인 대사과정은 매일 몸을 부패시킬 수 있는 충분한 양이 산화제를 생성함. 다행히 우리의 항산화효소계는 대부분의 산화손상으로부터 우리를 보호함. 우리 몸은 superoxide, hydrogen peroxide, hydroxyl radical에 대항하기 위해 세포내 효소과정과 다른 항산화제를 가지고 항상 일을 하고 있음.
- 가장 역설적인 개념 중의 하나는 '산화스트레스가 가장 높은 시기는 조직에서 산소가 가장 낮을 때"임.
- 언제든지 조직에 낮은 농도의 산소가 있을때에는 산소 라디칼이 많음. 허혈, 저산소증, 빈혈, 조직에 산소운반이 나쁜 경우(혈관결함, 혈관수축, 혈관손상, 감염, 부종) 등은 조직에 산소운반과 혈류를 감소시킴. 이렇게 조직에 산소가 감소되면 산화 스트레스가 높아짐.
- 모든 의학의 추세는 산화 스트레스 문제를 줄이기 위해 조직에 산소를 운반하는 방법이었음.
- 기관내 삽입, 요가, 심호흡, 신체적 수기, 호흡운동 그리고 조직에 산소를 운반하는데 도움이 되는 옺갖 방법들이 있음. 만약 조직에 산소가 공급되지 않는다면 사람은 산화스트레스 상황에 있게 됨. 수면 무호흡은 산화스트레스의 좋은 임상적인 예임.
- 심장손상이 산화 스트레스의 결과로 생긴 수면무호흡과 함께 일어남. 산화스트레스는 산화제 생성과 미토콘드리아의 기능이상을 증가시키고 항산화 방어를 감소시키는 모든 요소들의 축적효과임.
# 면역체계가 상향조절되거나 활성화되면 염증성 매개체를 증가시켜 미토콘드리아의 산화스트레스를 증가시킴.
# 산화손상은 주로 장, 간, 근육, 뇌에 집중됨
# 염증성 매개체들은 미토콘드리아의 수준에서 세포신호를 바꿔 미토콘드리아에서 ATP생성을 감소시킴.
# ATP감소는 세포막끼리의 결합 및 운송과정에 변형을 일으킴.
# 세포막 펌프가 변해 세포외 칼슘이 세포내로 들어오고 세포질의 칼슘이 증가하여 미토콘드리아의 산화스트레스를 증가시킴.
미토콘드리아 재생프로그램
1) 코큐텐
2) N-acetylcysteine
3) 비타민 E
4) 플라보노이드
5) 오메가 3 지방산
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7) 운동요법
8) 이완요법