퀘르세틴의 항산화 및 면역 증진 효능

플라보노이드(Flavonoid)는 건강을 증진하는 효능이 뛰어난 식물성 영양소입니다. 퀘르세틴(Quercetin)은 플라보노이드 중에서 효능이 가장 뛰어나며 특히 항노화 및 항염증 효과가 우수합니다.

플라보노이드란?

플라보노이드는 과일, 꽃, 채소 등의 다양한 색깔을 내는 식물성 색소입니다. 지금까지 확인된 플라보노이드 종류만 해도 8,000가지가 넘습니다. 

플라보노이드는 은행, 포도씨 등의 추출물과 다크 초콜릿, 아사이 베리, 구기자 같은 슈퍼푸드, 베리류, 녹차의 효능을 부여하는 주요 성분입니다.

저는 1970년대에 영양학을 처음 공부하기 시작한 이후로 플라보노이드의 효능에 매료되었습니다. 최근 들어 퀘르세틴을 비롯하여 플라보노이드에 대한 연구가 많이 늘어나고 있습니다.

플라보노이드는 '자연의 생물학적 반응 조절제'로 불립니다. 이 말은 플라보노이드가 바이러스, 알레르겐 같은 교란물질과 염증에 대한 생물학적 반응을 조절할 수 있음을 의미합니다. 또한 퀘르세틴은 모든 플라보노이드 중에서 가장 중요한 영양소로, 인간의 유전자 발현 및 기능에 여러모로 유익한 작용을 하는 것으로 알려져 있습니다. 

커큐민과 퀘르세틴의 생체이용률

저는 1985년에 테리 레머론드(Terry Lemerond)와 함께 퀘르세틴을 보충제 업계에 소개한 바 있습니다. 저희는 같은 해에 커큐민(Curcumin)을 보충제로 출시하는 데도 관여했습니다. 오늘날 퀘르세틴과 커큐민은 천연 보충제 시장에서 확고한 입지를 굳히고 있습니다. 두 성분은 몇 가지 유사점이 있지만 효능을 나타내는 기제는 큰 차이가 있습니다. 이 2가지 보충제는 판매량 등 시장 잠재력이 유사함에도 불구하고 커큐민의 인기는 퀘르세틴을 압도하고 있습니다. 하지만 이러한 상황은 바뀔 수 있습니다. 그 이유를 설명합니다.

지난 40년 동안 커큐민의 효능을 조사한 연구는 1만2,000여 건에 달하는데, 이는 독특한 방식으로 건강을 증진하는 커큐민의 특성을 규명하려는 과학계의 관심을 반영한다고 볼 수 있습니다. 커큐민과 퀘르세틴에 대한 대부분의 연구는 작용 기제와 잠재적 용도에 초점을 맞추는 전임상 시험으로 진행되었습니다. 전임상 연구는 인간을 대상으로 하는 임상 시험을 준비하는 단계입니다. 지금까지 커큐민을 사용한 임상 시험은 약 300건이 수행되었습니다.

인간을 대상으로 한 임상 시험에서 커큐민은 생체이용률이 낮다는 단점이 확인되었습니다. 생체이용률이 낮은 영양소는 몸에 잘 흡수되지 않습니다. 흡수율은 효능을 결정하는 중요한 요소인데, 임상 시험에서 일반 커큐민 분말은 흡수율이 낮아 전임상 연구에서 보고된 수준의 효과를 보이지 못했습니다.

저는 1985년에 퀘르세틴과 커큐민 보충제를 처음으로 개발할 때 생체이용률이 문제가 될 수 있음을 알고 파인애플에 함유된 효소인 브로멜라인(Bromelain)을 커큐민에 결합시켰습니다. 두 영앙소를 결합시켜 사용한 이유는 브로멜라인이 커큐민처럼 잘 흡수되지 않는 성분의 흡수율 및 조직 내 농도를 향상시킨다는 상당한 증거가 있었기 때문입니다. 또한 브로멜라인은 자체적으로도 다양한 효능을 지니고 있습니다.

커큐민은 1985년부터 2007년까지 서서히 인기가 높아졌습니다. 그러던 가운데 흡수율이 높은 형태의 커큐민에 대한 임상 시험이 실시되면서 커큐민 보충제 시장은 폭발적으로 성장했습니다. 여러 임상 시험에 따르면 메리바(Meriva®), 테라큐민(Theracurmin®) 같은 향상된 형태의 커큐민은 우수한 흡수율, 즉 생체이용률 덕택에 일반 커큐민 분말을 훨씬 능가하는 효능을 나타냅니다. 이러한 연구는 뇌 및 관절 기능 개선, 기분 향상, 염증 감소와 같은 효과를 원하는 사람들 사이에서 커큐민의 인지도와 인기가 높아지는 계기가 되었습니다.^1-4 

현재 퀘르세틴의 경우에도 커큐민과 유사한 상황이 벌어지고 있습니다. 퀘르세틴을 대상으로 한 전임상 시험은 6,000여 건이 진행되었는데, 이는 커큐민에 대한 전임상 시험 건수의 절반을 넘기는 수치입니다. 또한 인간 대상의 임상 시험도 커큐민의 절반에 가까운 약 150건이 수행되었습니다.

커큐민의 경우와 마찬가지로 일반적인 퀘르세틴을 사용한 임상 시험에서는 전임상 시험만큼 긍정적인 결과가 나오지 않았습니다. 그러나 흡수율이 향상된 퀘르세틴을 사용한 최근 임상 시험에서 우수한 효능이 입증되고 이러한 형태의 제품으로 효과를 본 사람이 늘어나면서 퀘르세틴의 인기는 크게 높아지고 있습니다. 퀘르세틴 보충제 시장은 2024년까지 연간 16억 달러 규모로 성장할 것으로 전망됩니다. 이제 자연의 소중한 선물인 퀘르세틴의 효능과 이를 최대한 활용하는 방법을 살펴보도록 하겠습니다.

생물학적 특성

퀘르세틴의 발견

처음에 퀘르세틴의 존재는 어떻게 세상에 알려지게 되었을까요? 플라보노이드와 비타민C는 얼베르트 센트죄르지(Albert Szent-Györgyi, 1893–1986)가 처음 발견했고 그는 이로 인해 1937년 노벨상을 받았습니다.

센트죄르지는 레몬으로부터 비타민C를 분리하던 도중에 플라보노이드를 발견했습니다. 잇몸 출혈을 겪던 그의 친구는 레몬에서 분리한 비정제 비타민C 제제를 섭취한 후 출혈을 멈출 수 있었습니다. 센트죄르지는 친구의 증상이 재발했을 때 정제된 비타민C를 처방했습니다. 센트죄르지는 순수한 형태의 비타민C가 더 효과적일 것으로 예상했지만 놀랍게도 순수한 비타민C는 증상 개선에 도움이 되지 않았습니다. 그 후 센트죄르지는 원래의 비정제 비타민C 제제에서 분리한 플라보노이드 성분을 친구에게 투여하자 출혈 증상이 완전히 사라지는 것을 확인했습니다.

플라보노이드 추출물은 비타민C 결핍증의 주요 증상인 잇몸 출혈을 치료하는 데 비타민C보다 더 효과적이었습니다. 처음에는 비타민C가 치료 효과를 나타낸다고 생각되었지만 실제로는 플라보노이드가 레몬의 효능을 부여하는 활성 물질이었던 것입니다. 센트죄르지는 심각한 비타민C 결핍 때문에 생기는 괴혈병의 대표적 특징인 혈관 투과성 증가를 완화하는 이 활성 성분의 효과에 주목하여 이를 '비타민P'로 명명했습니다.

센트죄르지는 괴혈병의 임상 증상이 비타민C와 비타민P(플라보노이드)의 동시 결핍 때문에 발생한다는 사실을 입증했습니다. 하지만 플라보노이드는 비타민의 자격 요건을 완전히 충족하지 않아 비타민P로 지정되지는 못했습니다. 플라보노이드는 비타민 같은 필수 영양소로 간주되지 않지만 필수 비타민 및 미네랄에 못지않게 사람의 건강에 중요한 영향을 미칩니다.

콜라겐 구조

퀘르세틴은 비타민C가 제 기능을 하도록 도울 뿐 아니라 세포 내 비타민C 수치도 증가시킵니다. 또한 모세혈관을 구성하는 세포, 즉 내피세포와 콜라겐 구조를 강화해 모세혈관 투과성과 혈류를 개선하는 데 도움이 됩니다. 신체에서 가장 풍부한 단백질인 콜라겐은 신체 기초 물질과 힘줄, 인대, 연골을 형성해 조직의 형태를 고정하는 결합조직의 완전성을 유지하는 역할을 합니다.

폐 건강

퀘르세틴은 폐 건강에 아주 중요합니다. 폐 조직은 내막세포로 구성된 작은 혈관, 콜라겐이 풍부한 결합조직, 폐 내막세포(상피세포)로만 구성됩니다. 퀘르세틴 같은 플라보노이드와 비타민C는 폐 조직의 구조, 기능, 완전성에 중요한 영향을 미칩니다. 퀘르세틴을 비롯한 플라보노이드는 다음과 같은 다양한 방식으로 콜라겐을 지원합니다.

• 결합조직의 콜라겐 기질을 형성하는 콜라겐의 교차결합을 강화합니다.
• 염증 및 감염이 발생했을 때 콜라겐이 분해되는 것을 억제합니다.
• 염증 및 조직 손상을 유발하는 물질의 형성 및 방출을 방지합니다.

이처럼 퀘르세틴과 기타 플라보노이드는 콜라겐과 모세혈관에 좋아 폐를 비롯하여 대부분의 신체 조직을 건강하게 유지하는 데 큰 도움이 됩니다. 

항산화 효과 이외의 효능

퀘르세틴은 전임상 시험에서 부분적으로 직접적인 항산화 효능을 나타냈지만 인체에서는 그런 효과를 보이지 않는 것으로 보입니다.^5,6 하지만 퀘르세틴은 다른 기제를 통해 세포의 산화 손상을 억제하는 데 관여합니다. 체내 세포에 흡수된 퀘르세틴은 Nrf2로 불리는 세포 물질을 활성화합니다. 이 물질은 신진대사, 염증, 세포 내 에너지 생산, 면역 반응에 영향을 미치는 복잡한 조절체계를 조정하는 역할을 합니다. 

Nrf2는 세포의 손상, 노화, 기능 장애를 억제하기 때문에 '수명의 수호자'로 불리기도 합니다. 퀘르세틴은 Nrf2를 증가시키고 Nrf2의 기능을 도와 항산화 기제를 촉진하는 등 세포 건강을 증진할 수 있습니다.

퀘르세틴은 세포의 에너지 공장인 미토콘드리아의 기능을 보존하고 복원하는 능력을 비롯하여 다양한 효능을 나타내며 세포 기능을 향상시킵니다.⁷ 세포는 에너지 생산이 증가하면 더욱 효율적으로 기능하고 스스로를 적절히 제어할 수 있습니다.

퀘르세틴은 미토콘드리아 기능을 개선함으로써 노화 과정과 밀접하게 관련된 미토콘드리아 기능 저하 문제를 해결할 수 있습니다. 뇌에서 미토콘드리아는 조명의 밝기를 조절하는 조광기와 비슷한 방식으로 기능합니다. 미토콘드리아가 충분한 에너지를 생산하면 뇌는 조명이 밝아지는 것처럼 정상적으로 작동하지만 미토콘드리아의 에너지 생산이 부족하면 조명이 어두워지는 것같이 건망증이 심해지고 정신이 흐려집니다.

정신 및 신체 능력 개선 

여러 연구에 따르면 퀘르세틴은 미토콘드리아의 기능을 향상시켜 운동선수의 정신적 및 신체적 수행능력을 개선할 수 있는 것으로 나타났습니다.⁸ 하지만 일반 퀘르세틴 분말은 운동 능력에 전반적으로 미치는 영향이 그다지 크지 않았습니다.⁹ 이와는 대조적으로 흡수율이 높은 형태의 퀘르세틴은 유의미한 효과를 보였습니다. 특히 한 연구에서 퀘르세틴 200mg이 함유된 총 250mg의 퀘르세틴 파이토솜(Quercetin Phytosome®)을 2회로 나눠 매일 섭취한 철인 3종 경기 선수는 기록을 단축했을 뿐 아니라 운동 후 근육통, 경련이 줄어들고 회복 시간도 짧아진 것으로 나타났습니다.¹⁰ 연구진은 산화 스트레스를 현저히 감소시키고 적혈구가 파괴되는 현상, 즉 용혈 작용을 방지하는 퀘르세틴의 특성 덕분에 이러한 효과가 나타난 것으로 결론지었습니다. 14일 동안 퀘르세틴 파이토솜을 섭취한 선수는 완주 기록을 10.6% 단축했지만 대조군에 속한 선수는 기록을 2.4% 줄이는 데 그쳤습니다. 

알레르기 완화

최근 들어 면역력을 높이는 효능으로 주목받기 전까지 퀘르세틴은 항알레르기 기제를 돕는 용도로 가장 많이 사용됐습니다. 많은 연구에 따르면 퀘르세틴은 비만세포와 호염기구 같은 백혈구에서 방출하는 히스타민(Histamine) 등 알레르기 반응에 관여하는 여러 화학 매개체의 생성과 방출을 억제합니다.¹¹

비만세포는 전신에 광범위하게 분포되어 있지만 호흡기 및 위장관 내벽, 피부 하부조직의 세포 아래에 특히 많이 존재합니다. 호염기구는 혈류를 타고 전신을 순환합니다.

전임상 연구에 따르면 퀘르세틴은 비만세포와 호염기구의 구조와 기능을 개선하여 자극에 과민하게 반응하지 않도록 합니다. 또한 히스타민을 비롯한 화학 매개체의 과도한 생성도 억제합니다.¹¹

퀘르세틴의 변형된 형태인 효소 처리 이소퀘르시트린(EMIQ, Enzymatically modified isoquercitrin)과 퀘르세틴은 계절성 알레르기를 개선하는 데 효과적입니다.^11,12 하지만 이들은 생체이용률이 향상된 퀘르세틴 파이토솜®보다는 효능이 떨어집니다.

이탈리아에서 수행한 연구에 따르면 퀘르세틴 파이토솜은 히스타민 유발검사(Histamine challenge test)에서 건강한 피험자의 체내 히스타민 방출을 차단한 것으로 나타났습니다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 실시한 후속 연구에서는 비강 및 호흡기 알레르기 증상을 겪는 피험자 58명에게 퀘르세틴 파이토솜을 투여한 후 효과를 평가했습니다. 모든 연구 참여자는 계속적으로 표준 치료를 받으면서 그룹에 따라 퀘르세틴 파이토솜을 500mg 또는 250mg씩 섭취하거나 전혀 섭취하지 않았습니다. 연구 결과 퀘르세틴 파이토솜은 호흡 기능, 비강 자극, 혈중 항산화 상태를 개선하는 데 도움이 된다는 사실이 명백히 밝혀졌습니다. 이외에 흡입기, 점비제, 기타 약물의 사용이 감소한 것으로 나타났습니다.¹³

항바이러스 효능

바이러스의 인간 세포 침입을 차단하고 바이러스의 복제 능력을 억제하는 퀘르세틴의 항바이러스 효능이 최근 주목받고 있습니다. 바이러스가 인간 세포를 감염시키려면 먼저 세포에 침투하는 단계를 거쳐야 하므로 바이러스의 세포 진입을 차단하는 것은 복제를 억제하는 것만큼 중요합니다. 퀘르세틴은 호흡기 바이러스의 세포 진입을 억제하는 데 효과적인 것으로 보입니다. 퀘르세틴은 바이러스의 세포 진입을 차단해 감염을 막습니다.¹⁴

또한 퀘르세틴은 아연 이온의 항바이러스 효과를 향상시킵니다. 아연은 유리 이온 상태에서 다른 분자와 결합하지 않을 경우 바이러스 복제를 차단하는 중요한 작용을 할 수 있습니다. 아연은 바이러스가 생성하는 복제효소(Replicase)를 억제해 바이러스 복제를 막습니다. 바이러스는 복제효소를 사용해 인간 세포 내에서 자가 복제를 합니다. 퀘르세틴은 아연 이온 운반 물질로 기능하며 세포벽에 경로를 만들어 유리 아연 이온이 감염된 세포에 들어가 바이러스 복제를 차단할 수 있도록 돕습니다.¹⁵

퀘르세틴은 바이러스가 자신을 복제하는 데 필요한 여러 효소를 억제하는 등 직접적인 항바이러스 작용을 합니다. 퀘르세틴은 비타민C와 병용하면 더욱 효과적이며 비타민C가 있어야 항바이러스 효능이 나타나는 경우도 있습니다.¹⁶ 또한 비타민C는 체내에서 활성 퀘르세틴을 재생성할 수도 있습니다. 항산화 물질은 활성산소를 중화하고 나면 비활성화 형태로 바뀝니다. 하지만 비활성화된 퀘르세틴은 비타민C에 의해 다시 활성화 형태로 전환될 수 있습니다. 따라서 식단과 보충제를 통해 비타민C를 충분히 섭취하는 것이 중요합니다.

퀘르세틴은 비타민C와 함께 작용하여 인터페론(Interferon) 생성을 증가시킵니다. 인터페론은 백혈구에서 방출되는 항바이러스 물질로 바이러스 감염을 억제합니다. 퀘르세틴은 백혈구가 감염 부위로 이동하는 능력을 향상시키고 병원체를 죽이며 필요할 때 백혈구 수를 증가시키는 등 백혈구 기능을 향상시킬 수 있습니다.

면역 기능 개선

면역학 및 미생물학 분야의 세계적인 전문가인 프란체스코 디 피에로(Francesco Di Pierro) 박사는 초기 단계의 급성 바이러스성 기도 감염에 대한 퀘르세틴 파이토솜의 효과를 평가하기 위해 2건의 임상 연구를 수행했습니다.^17,18

첫 번째 연구에서는 경증 내지 중등도의 상부 호흡기 감염 증상이 있는 피험자 152명을 그룹으로 나누어 표준 치료와 함께 30일 동안 하루 2회 퀘르세틴 파이토솜 500mg(퀘르세틴 200mg 함유)을 투여하거나 표준 치료만 제공했습니다. 그 결과는 아주 긍정적이었습니다. 표준 치료만 받은 그룹의 사람들은 28.9%가 입원했지만 퀘르세틴을 섭취한 그룹은 입원율이 9.2%에 불과했습니다. 이는 퀘르세틴이 입원율을 68%나 낮추었음을 의미합니다. 그리고 퀘르세틴을 섭취한 피험자 중 입원한 사람은 입원 기간이 표준 치료 그룹에 비해 훨씬 짧았습니다. 표준 치료만 받은 그룹의 평균 입원일수는 6.77일이었지만 퀘르세틴 그룹은 1.57일밖에 되지 않았습니다. 또한 표준 치료만 받은 그룹의 10.5%는 증상이 매우 심각한 상태로 발전되어 중환자실에 입원해야 했고 이 중 3명이 사망했습니다. 하지만 퀘르세틴을 섭취한 그룹에서는 중환자나 사망자가 한 명도 발생하지 않았습니다.

두 번째 연구에서는 경증 내지 중등도의 상부 호흡기 감염 증상을 보이는 42명의 사람들을 그룹으로 나누어 한 그룹은 표준 치료를 하면서 첫 주에는 퀘르세틴 파이토솜 500mg(퀘르세틴 200mg 함유)을 하루 3회, 둘째 주에는 하루 2회 투여했습니다. 다른 그룹은 표준 치료만 받았습니다. 1주일이 지난 후 표준 치료만 받은 그룹은 2명이 감염 검사에서 음성 판정을 받았고 4명은 증상이 일부 개선되었습니다. 퀘르세틴을 섭취한 그룹의 경우 16명이 음성이었고 증상이 일부 개선된 사람은 12명이었습니다. 

흡수율이 높은 퀘르세틴을 고르는 방법

커큐민과 마찬가지로 일반 퀘르세틴도 어느 정도 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌습니다 하지만 퀘르세틴 파이토솜을 사용한 임상 시험 결과에 따르면 흡수율이 높은 형태의 퀘르세틴이 혈중 퀘르세틴을 더 일관적으로 많이 상승시킬 수 있습니다. 이는 그만큼 효과가 더 우수하다는 의미입니다. 흡수율을 높인 퀘르세틴을 사용한 연구 결과가 발표된 이후로 퀘르세틴의 판매량은 크게 늘었습니다.

흡수율이 높은 형태의 퀘르세틴은 현재 다음의 2가지 제품으로 출시되어 있습니다.

• 퀘르세틴 파이토솜은 해바라기 레시틴(포스파티딜콜린, Phosphatidylcholine)과 퀘르세틴의 복합체입니다.
• 퀘르세틴 리포미셀 매트릭스(Quercetin LipoMicel Matrix™)는 퀘르세틴을 둘러싸서 미셀(Micelle)의 중앙에 위치시킨 중쇄중성지방으로 구성된 나노에멀젼(Nanoemulsion)입니다.

지금까지 임상 시험에서는 퀘르세틴 파이토솜을 사용해 왔습니다. 하지만 흡수율에 관한 상세한 연구에 따르면 퀘르세틴 리포미셀 매트릭스 500mg도 퀘르세틴 파이토솜과 같은 흡수율을 보입니다. 하지만 퀘르세틴 리포미셀 매트릭스 500mg은 퀘르세틴 파이토솜 형태의 퀘르세틴 500mg보다 최고 혈중 농도(Peak level)가 더 높은 것으로 나타났습니다.¹⁹ 다른 형태의 성분을 섭취했을 때 같은 혈중 수치를 나타내면 '생물학적으로 동등하다(Bioequivalent)'라고 표현합니다.

퀘르세틴 리포미셀 매트릭스나 퀘르세틴 파이토솜 형태의 퀘르세틴 500mg의 흡수율은 일반 퀘르세틴 분말에 비해 10배 이상 우수합니다.^19,20 따라서 흡수율을 고려할 때 향상된 형태의 퀘르세틴 500mg은 일반 퀘르세틴 분말 약 5,000mg과 동등하다고 볼 수 있습니다.

퀘르세틴 리포미셀 매트릭스와 퀘르세틴 파이토솜을 실용적인 관점에서 비교하려면 두 퀘르세틴 형태의 용량 및 비용과 관련해 약간의 계산이 필요합니다. 그 이유는 퀘르세틴 파이토솜의 실질적인 퀘르세틴 함량은 총량의 40%이지만 퀘르세틴 리포미셀 매트릭스의 용량은 실제 퀘르세틴 함량으로 표시되기 때문입니다. 이러한 차이를 실제 수치로 설명해 보겠습니다. 퀘르세틴 파이토솜 250mg 캡슐에는 퀘르세틴 100mg이 들어 있습니다. 하지만 퀘르세틴 리포미셀 매트릭스 캡슐 하나에는 퀘르세틴 250mg이 담겨 있습니다.

연구에서 급성 바이러스 감염이 있는 피험자에게 매일 2-3회 퀘르세틴 파이토솜 500mg(퀘르세틴 200mg 함유)을 투여했습니다. 만일 이러한 연구에서 퀘르세틴 파이토솜 대신 퀘르세틴 리포미셀 매트릭스를 사용했다고 가정하면 250mg 캡슐 1개를 매일 2-3회 투여하는 것으로 용량이 조정되었을 것입니다. 앞에서도 설명했지만 향상된 형태의 퀘르세틴 500mg은 최소 5,000mg의 일반 퀘르세틴 분말에 해당하는 효과를 낼 수 있습니다.

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