온종일 스마트폰, 컴퓨터, TV를 사용하는 현대인의 눈은 피로할 수밖에 없다. 노화와 관련된 눈 건강은 영양과 밀접한 연관이 있는데 황반변성, 백내장, 안구건조증 등 대표적인 안구 질환에 대한 영양요법은 시장이 클 뿐 아니라 임상으로도 중요하게 다뤄지고 있다. 오늘은 눈 건강과 관련된 대표적인 연구와 카로티노이드 물질에 대해 알아보고, 트렌드에 맞는 영양소 레시피를 제안해보는 시간을 가져보자.

◈황반 변성을 막는 아레즈(AREDS) 연구

  나이와 연관된 황반변성 age-related macular degeneration, AMD 은 나이가 듦에 따라 눈의 황반 부분에 침착물이 생기는 진행성 만성질환이다. 주로 50세 이상에서 나타나며 시력 손상과 실명의 주요 원인 중 하나다.

  망막의 중심에 해당하는 황반은 늘 밝은 빛에 노출되고 뇌 신경조직보다 두 배 이상 높은 대사활동으로 인하여 산화 스트레스의 위험성이 높다. 과도한 산화 스트레스는 유전자 물질, 단백질, 지질 등의 산화를 유발하여 결과적으로 세포를 죽게 하며 염증과 혈관이 새로 생기는 기전을 활성화시켜 AMD를 발생시킨다. 따라서 AMD를 치료하기 위해서는 영양보충을 통해 산화 스트레스를 방어할 수 있도록 항산화 기전을 강화하는 것이 중요하다.

  황반 변성을 막는 영양요법에 대한 대규모 임상시험으로 저명한 논문이 AREDS1과 AREDS2 ‘나이 관련 눈 질환 연구’ 다. 이 연구들을 통해 AMD에 있어서 항산화 영양보충제가 후기 AMD로의 진행을 낮춘다는 보고가 이루어졌다. AREDS1은 비타민C, 비타민E, 베타카로틴, 아연, 구리로 구성된 영양보충제가 AMD로 진행할 위험을 25% 감소시킨다고 밝혔으며 비용과 효과를 고려할 때 중기 이상의 AMD 환자에서 항산화 복합제를 반드시 처방하도록 권고하였다.

  AREDS2에서는 AREDS1제제에 루테인, 지아잔틴, 오메가3를 추가해서 임상시험을 진행했고, 기존 제제보다 개선된 효과를 볼 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 그 결과 베타카로틴과 아연의 용량조절을 통해 기존보다 더 안전하고 효과적인 영양보충 치료로 자리 잡을 수 있었으며, AREDS 연구에서 사용한 성분조합은 눈과 관련된 기능성 식품 및 일반의약품 시장에서 가장 효과적이고 구매력이 높은 조합이 되었다.

◈AREDS 연구의 독보적인 영양소, 카로티노이드 식구들과 루테인

  카로티노이드는 식물의 엽록체와 색소체에서 발견되는 유기색소로서, 루테인과 지아잔틴, 베타카로틴, 아스타잔틴 등이 여기에 속한다. 루테인과 지아잔틴은 황반을 구성하는 카로티노이드로서 황반색소라고 부르기도 한다. 이들은 모두 비슷한 화학구조와 비슷한 특성을 지니고 있다. AREDS 연구 이후 이들 카로티노이드 물질들이 특히 각광받게 되었는데, 이유는 이 물질들이 동물의 체내에서 합성될 수 없고 식품으로 섭취해야 하기 때문이다.

  또 이들 카로티노이드는 적절한 지용성 기름에 녹는 성질 을 가지고 있다. 즉, 경구로 섭취했을 경우 지방 성분을 운반하는 지단백질에 의해 눈까지 쉽게 이동이 가능하다. 결과적으로 눈까지 이동이 용이하며, 항산화 기능이 있고, 황반을 구성하거나 방어하는 기능을 한다는 세 성질 덕분에 카로티노이드가 눈에 꼭 필요한 물질이 될 수밖에 없었다.

  AREDS 연구뿐만 아니라 그 전후로도 이루어진 다양한 연구에서 루테인/지아잔틴 식이섭취의 중요성이 드러났다. 루테인/지아잔틴 섭취 감소가 AMD 발생에 영향을 줄 수 있다는 보고가 있었고, 루테인/지아잔틴 투여 시 황반색소의 밀도가 증가할 수 있음이 밝혀졌다. 이탈리아에서 시행된 AMD와 카로티노이드 연구 CARMIS 에서는 AMD 환자에게 24개월 동안 루테인, 지아잔틴, 아스타잔틴 및 항산화제를 포함한 보충제를 복용시켰을 때, 복용하지 않은 환자와 비교하여 시력 안정 및 대비 감도의 향상, 황반 기능의 향상이 관찰되었다.

  루테인이 항염증 및 신경보호 효과가 있다는 사실은 여러 연구를 통하여 증명되었다. 망막에서 빛에 의해 세포 기능 장애가 발생한 쥐를 대상으로 한 연구에서 루테인의 사용이 산화 스트레스 감소와 광수용체 바깥 부분의 로돕신 복원을 도와 염증에 의한 손상을 줄였다. 당뇨병 동물모델에서도 루테인의 신경 보호 효과가 관찰되었는데, 스트렙토조토신으로 유도한 당뇨병 마우스에서 루테인 보충제를 먹였을 때, 내망막 신경변성이 정상화되었다. 이러한 연구를 통해 비용효과가 훌륭하다는 것이 밝혀지며 루테인이 눈 건강 영양소로 독보적인 위치에 서게 되었다.

◈항산화력과 눈 친화성이 있는 아스타잔틴

  루테인과 비슷한 카로티노이드 물질인 아스타잔틴은 최근 들어서 주목받고 있는 물질이다. 아스타잔틴은 붉은빛이 도는 색소 물질로, 크릴새우, 게, 연어 등 붉은빛이 도는 해양 동물이나 해조류에 존재한다.

  Haematococcus pluvialis라는 미세조류 microalgae 에서 생산되는 아스타잔틴의 경우 다른 동물에서 구하는 것보다 농도가 훨씬 높아 건강기능식품 등 일반 제품에 사용되는 아스타잔틴은 대부분 Haematococcus에서 추출해서 만든다. 카로티노이드에서도 아스타잔틴이 유명해진 이유는 매우 높은 항산화력 때문이다. 다른 카로티노이드 물질과 비교했을 때 아스타잔틴은 이중결합의 개수가 많고 화학구조 양 끝의 친수성 부위의 반응성이 더 강한 구조다. 때문에 아스타잔틴은 월등히 높은 항산화 능력을 보이는데, 다른 카로티노이드보다 최소 10배, 비타민E 보다 500배 이상의 항산화 활성을 가지고 있다. 항산화 능력을 수치화한 ORAC 값으로도 ‘슈퍼푸드’라 불리는 물질들과 견주어 밀리지 않는다.

  눈은 기름진 성분으로 구성된 장기이며 BRB Blood Retinal Barrier 라는 혈액과 눈 사이의 장막이 있다. 아스타잔틴은 세포막을 잘 통과할 수 있으며 BRB 역시 쉽게 통과할 수 있다. 그뿐만 아니라, 세포막과 일종의 결합구조를 이루기 적합한 화학구조라서 세포에 붙어 세포 표면에 다가오는 활성산소를 방어하기에 안성맞춤이다. 결과적으로 아스타잔틴은 황반을 비롯하여 눈 근처의 지질층 과산화 세포 파괴 를 막아주므로, 황반이 파괴되지 않도록 방어해주는 역할을 하는 것이다.

  아스타잔틴은 루테인이나 지아잔틴처럼 황반 자체를 구성하는 성분은 아니다. 하지만 구조가 거의 비슷하기 때문에 루테인과 공존하면서 방어능력은 더 높은 상태로 황반 근처와 안구 전반에 존재한다. 즉, 루테인과 지아잔틴이 몸체를 구성하여 튼튼하게 만드는 구성성분이라고 한다면, 아스타잔틴을 추가로 복용하는 것은 일종의 갑옷을 두르는 효과를 나타낸다고 볼 수 있다.

◈꾸준히 보고되고 있는 아스타잔틴의 임상적 효과

  AREDS1과 AREDS2에 이어 꾸준히 나오고 있는 추가적인 연구들에서 아스타잔틴의 복용이 AMD와 황반변성을 줄여준다는 결과가 나왔다. 특히, 황반변성에 있어서 안구 기능에 치명적일 수 있는 맥락막 혈관신생 choroidal neovascularization 의 경우 아스타잔틴을 복용하면서 줄었다는 보고도 있었다. 혈관신생이란 활성산소가 조직을 공격한 결과 자신의 조직을 방어하기 위해 해당 부위에 혈관이 새롭게 생기는 현상으로, 염증이 심하게 진행되었음을 의미하는 증상이다.

  아스타잔틴은 AMD가 초점이 아닌 안구 관련 논문들에서도 두각이 드러나는데 이를테면 컴퓨터 등 화면에 관련된 업무를 하는 사람들의 눈의 피로도와 체감적인 시력저하에 있어서 통계적으로 유의한 개선이 있었다는 보고도 있다.

  눈에 대한 기능성뿐만 아니라 다른 질환에서 효과를 나타낼 가능성도 드러내고 있다. 아스타잔틴은 멜라닌 색소의 생성을 억제한다고 알려져 있는데, 색소억제 효과가 높은 kojic acid와 비슷하거나 높은 정도 억제 활성을 가진다고 한다. 때문에 ‘자연의 선크림’이란 별명을 가지고 있다.

  항산화 기능이 있는 물질은 정상 세포의 파괴를 지연시키기 때문에 항암 쪽으로 연구 방향이 진행되는 경우가 많다. 아스타잔틴의 경우도 면역기능과 항암효과에서 주목할 만한 보고들이 이루어졌다. 암의 개시와 진행 과정을 감소시켜 난소암, 간암에 대한 예방효과가 있다는 보고가 있으며, Zirar 등 2008 은 혈액암 세포에 대한 저해능력이 아스타잔틴으로 인해 1.5배 정도 증가한다고 밝혔다.

  이외에도 숙취 해소 및 간 기능 보호, 심장 및 혈관계 질환 예방효과 등 부수적인 기능이 꾸준히 연구되고 있으며 국내 실험에서는 지구자 추출물과 비교했을 때 알코올 대사 산물 면에서 1.5배 높은 효과를 보였다고 한다. 또한, LDL의 산화도가 낮아졌다는 인체실험 결과 개의 동맥혈전 실험에서 혈전의 2차 생성이 억제되었다는 결과 등이 보고되고 있다.

◈아스타잔틴의 숙제 : 안정성과 용해성을 담보하는 제형 개발

  아무리 좋은 물질도 산업적인 개발에는 언제나 한계점이 있다. 현재 아스타잔틴은 다양한 생리활성에도 불구하고 안정성이 떨어지는데, 이유는 아스타잔틴의 구조에 기인하는 결과이다. 아스타잔틴은 구조적으로 이중결합을 가진 불포화화합물로 제조나 저장할 때 열과 빛에 의해 쉽게 파괴되어 활성이 감소한다. 또한 지용성 물질로서 단일 또는 단백질과 에스터 결합 구조로 되어 있어 물에서 용해가 잘 되지 않는다. 이러한 아스타잔틴의 불안정성과 물에 대한 불용성이 응용에 제한으로 작용하는 것이다. 식품으로 활용되기엔 충분하지만, 흡수가 어려운 물질이기 때문에 안정성과 용해성을 담보할 수 있는 기술적 대처가 마련된다면 이용 가능성은 훨씬 높아질 것이다.

  특수한 기술이 아니더라도 흡수율 면에서 도움이 되는 방법들이 있다. 아스타잔틴의 용해도를 높이기 위해 다른 지용성 물질들을 함께 한 알에 담는 방법이다. 앞서 말한 것처럼 같은 지용성이기 때문에 다른 카로티노이드와 함께 있는 것이 체내에서뿐만 아니라 제형적으로도 도움이 된다. 용법적으로 접근하자면 아스타잔틴이 들어간 제품을 섭취할 때는 식사 직후여야 좋다. 산에 의한 아스타잔틴 항산화 부위의 파괴도 막을 수 있고, 식후에 위 내에 풍부한 지질에 의해 아스타잔틴이 더 잘 흡수되어 이용될 수 있기 때문이다. 이러한 원칙은 마찬가지로 다른 카로티노이드들과 오메가3에도 관련된다.

◈눈 건강 영양소 조합 제안

  이상으로 카로티노이드를 중심으로 눈을 노화와 피로로부터 지킬 수 있는 학술적 기반을 훑어보았다. AREDS 연구와 기타 연구들을 조합해서 눈의 피로 개선, 눈의 노화 방지, 눈 건조 개선을 위한 나의 건강 레시피는 다음과 같다.

  1. 오메가3(DHA와 EPA) : 눈 건조 개선
  2. 루테인 20mg : 황반 변성 예방 및 피로 개선
  3. 아스타잔틴 4mg : 눈의 피로 개선
  4. 비타민A/C/E, 아연, 셀레늄 : 대표적인 항산화 비타민

  위와 같은 조성의 제품 또는 개별 원료들은 나이가 들면서 따라 눈이 침침해져 불편함을 느끼는 사람, 눈이 뻑뻑하고 이물감이 있는 사람, 잦은 IT기기 사용으로 눈이 쉽게 피로해지는 사람에게 권할 만하다. 단 전반적으로 지용성 물질들이 많으므로 위장 내에 풍부한 지질에 섞여 아스타잔틴의 용해도가 높아질 수 있도록 식사를 마친 직후에 복용하여 흡수율을 극대화시키자.

* 참고문헌
- 마대중, 유형곤. 나이관련황반변성에서 영양보충제의 역할. 서울대학교 의과대학 안과학교실. 2016.
- Martin Guerin 등. Haematococcus astaxanthin: applications for human health and nutrition. TRENDS in Biotechnology Vol.21 No.5 May 2003.
- Yousry M. A. Naguib. Antioxidant Activities of Astaxanthin and Related Carotenoids. J. Agric. Food Chem. 2000