이산화탄소의 생물학

📝한눈에 보는 정보

• 이산화탄소(CO2)는 세포 내 산소 공급을 개선하여 에너지 생산의 원동력이 됩니다. 이산화탄소는 또한 지질 과산화의 유해한 영향으로부터 보호하는 데 도움이 됩니다
• 이산화탄소와 젖산염은 상반된 영향을 미칩니다. 젖산염은 세포질에서 산소 없이 포도당을 대사할 때 생기는 부산물입니다. 따라서 젖산염이 문제를 일으키는 경우 이산화탄소는 유익한 영향을 미칩니다
• 젖산염 생성 증가는 당뇨병, 알츠하이머, 심부전, 쇼크 및 일반적인 노화에서 흔히 볼 수 있는 현상입니다. 염증을 촉진하고 미토콘드리아 기능을 저하시킵니다. 반대로 낮은 이산화탄소 농도는 간질 발작, 근육 경련, 염증, 갑상선 기능 저하증, 뇌졸중 및 혈액 응고 장애와 관련이 있습니다

🩺 Dr. Mercola

(위 영상은 영어로 제공됩니다.)

생체 에너지 건강 이론을 전문으로 연구한 생물학자이자 생리학자인 고 레이 피트(Ray Peat)는 2010년 이 글에서 이산화탄소의 주요 효능과 인체 내에서 이것이 어떻게 작용하는지를 검토했습니다. 이 글은 해당 인터뷰의 주요 내용을 요약한 것입니다.

영상 품질에 대해 사과드립니다. 이 동영상은 13년 전에 촬영된 것으로, 휴대폰으로 촬영된 것으로 보입니다. 2010년에는 카메라가 그다지 좋지 않았습니다. 하지만 음질은 괜찮으며, 더 중요한 것은 피트가 세상을 떠났기 때문에, 이 정보를 얻기가 정말 어렵다는 것입니다. 필자가 처음 이 영상을 봤을 때 조회수는 2,000에 불과했습니다.

너무 좋은 내용이었기에 필자는 4번 시청했습니다. 필자는 이산화탄소(CO2) 수치를 최적화하는 것이 노화로 인한 퇴행을 늦추기 위해 할 수 있는 가장 중요한 전략 중 하나라고 확신합니다.

그 점에 관해서 세계 최고의 호흡 전문가 중 한 명인 피터 리치필드(Peter Litchfield) 박사와 인터뷰를 통해 대부분의 호흡법이 이산화탄소를 낮추는 근본적인 호흡 습관을 다루지 않기 때문에 효과가 없는 이유에 대해 알아볼 것입니다.

최적의 건강을 위한 이산화탄소의 중요성

이산화탄소는 일반적으로 호흡 시 발생하는 유해한 노폐물이자 지구 온도를 상승시켜 지구를 위협하는 '오염 물질'로만 여겨집니다.

실제로 이산화탄소는 미토콘드리아 에너지 생산의 원동력이며, 세포 내 산소 공급을 개선합니다. 또한 지구상의 대부분의 생명체, 특히 식물에게 필수적인 요소이기도 합니다. 실제로 이산화탄소는 산소보다 생명체의 더 근본적인 구성 요소로 보입니다. 이 모든 것은 과거 수십 년 동안 잘 알려져 있었지만, 어쩐지 이산화탄소의 유익한 효과에 대한 지식은 시간이 지남에 따라 억눌려 왔습니다.

중요한 것은 이산화탄소가 미토콘드리아에서 에너지를 더 효율적으로 생산할 수 있게 해주기 때문에, 고지대에 살거나 고지대에서 시간을 보내는 사람들이 더 건강하며 천식과 같은 만성 건강 문제가 적은 경향이 있다는 것입니다. 그 이유는 고도가 높을수록 산소 대비 이산화탄소의 압력이 더 크기 때문입니다.

이산화탄소를 증가시키는 간단한 바이오해킹

포브스 헬스(Forbes Health)에 따르면 바이오 해킹은 "신체의 기능을 최고 수준으로 향상시키고 수명을 연장할 수 있는 다양한 팁과 요령을 설명하는 데 사용되는 용어"입니다.

이산화탄소를 늘리기 위해 높은 고도에 있는 것처럼 모방하는 바이오해킹으로는 종이봉투에 대고 1~2분 동안 숨을 쉬는 것이 있습니다. 종이봉투는 너무 작거나 크지 않아야 합니다. 가로 약 15cm(6인치) 세로 약 38cm(15인치)가 이상적인 크기입니다. 나아질 때까지 입과 코를 막고 종이봉투에 대고 호흡합니다.

숨을 내쉴 때마다 이산화탄소가 배출됩니다. 종이봉투 안의 이산화탄소를 다시 호흡함으로써 이산화탄소 수치를 효과적으로 높일 수 있습니다. 피트의 말에 따르면, 하루에 몇 번씩 종이봉투로 숨을 쉬면 혈압이 최대 30포인트까지 낮아지고 며칠 동안 반복하면 혈압이 안정되는 것으로 나타났습니다.

이산화탄소와 젖산염의 상반된 영향

피트가 설명했듯이 이산화탄소와 젖산염은 상반된 영향을 미칩니다. 따라서 젖산염이 문제를 일으키는 경우, 이산화탄소는 유익한 영향을 미칩니다.

예를 들어, 젖산염 생성 증가는 당뇨병, 알츠하이머, 심부전, 쇼크 및 일반적인 노화에서 흔히 볼 수 있는 현상입니다. 이것은 염증을 촉진하고 미토콘드리아 기능을 저하시킵니다. 반대로 낮은 이산화탄소 농도는 간질 발작, 근육 경련, 염증, 갑상선 기능 저하증, 뇌졸중, 혈액 응고 장애와 관련이 있습니다.

피트에 따르면, 젖산염 증가 또는 이산화탄소 부족으로 인한 이러한 모든 문제는 이산화탄소 목욕(탄산 생수에서 목욕하는 것처럼 욕조에 이산화탄소를 펌핑하는 것)이나 표준 고압성 치료에 이산화탄소를 추가하는 등 다양한 종류의 이산화탄소 요법으로 성공적으로 치료할 수 있다고 합니다.

조직 내 이산화탄소 함량을 높이는 더 간단한 방법으로는 위에서 설명한 대로 하루에 몇 번씩 작은 종이봉투에 숨을 쉬고, 칼슘을 충분히 섭취하며, 소금, 베이킹소다 또는 탄산음료로 보충하는 방법이 있습니다.

피트는 일과성 허혈 발작으로 고통받다 뇌졸중 증상과 마비 증상으로 응급실에 여러 차례 내원한 환자에게 탄산음료의 기포가 이산화탄소 기체이므로 발작이 발생하면 탄산음료나 탄산수를 마시라고 조언했던 이야기를 들려주었습니다. "그렇게 하는 것이 그에게 효과가 있었습니다."라고 피트는 말했습니다.

효율적인 에너지 생산을 촉진하는 이산화탄소

젖산염은 해당 과정 또는 비혐기성 호흡의 부산물입니다. 이는 미토콘드리아가 손상되어 포도당을 대사할 수 없을 때 발생합니다. 피루빈산염은 미토콘드리아로 이동하여 연소되는 대신 세포질에서 산화되어 젖산염으로 변합니다. 산소가 있는 상태에서 이러한 현상이 발생하면 이를 바르부르크 효과(Warburg Effect)라고 하며, 이는 암세포가 사용하는 주요 경로입니다.

아래 그래프에서 볼 수 있듯이 포도당은 두 가지 방식으로 대사될 수 있습니다. 지방 섭취량이 너무 많으면 산소를 사용하지 않고 젖산염을 생성하는 해당 과정을 통해 포도당이 연소됩니다. 이는 포도당 분자당 2개의 ATP만 생성하기 때문에 매우 비효율적인 에너지 생산 방식입니다. 그리고 이 글의 맥락으로 보자면, 이산화탄소가 없습니다.

지방 섭취량이 최적치인 15~40%이며 포도당 섭취량이 충분히 높으면 미토콘드리아에서 지방이 연소되어 연료로 사용될 수 있습니다. 이는 포도당 분자당 최대 38개의 ATP를 생성합니다. 이 과정에서 NADH와 이산화탄소도 생성됩니다.

지방 섭취량이 40% 이상이고 탄수화물 섭취량이 하루 200g 미만이면 세포질에서 해당 과정을 통해 포도당이 연소되어 젖산염이 생성되는데, 이 젖산염은 포도당 산화를 억제하고 대신 지방 연소로 신진대사를 전환합니다.

젖산염은 또한 염증과 섬유화를 촉진합니다. 한편 이산화탄소는 젖산염 형성을 제한하고, 포도당의 산화를 증가시키며, 미토콘드리아 형성을 촉진하고(즉, 세포 내 미토콘드리아 수를 늘리고) 세포의 ATP 농도를 높입니다.

피트가 설명했듯이, 해당 과정 생성물(피루브산 및 젖산염)은 미토콘드리아 내부에서 결합 부위를 놓고 이산화탄소와 경쟁합니다. 해당 과정은 이산화탄소를 줄임으로써 에너지 생산을 감소시킵니다.

에너지 생산 요약

요약하자면, 이 모든 것의 두 가지 핵심 사항은 다음과 같습니다.

1. 세포 에너지를 생성하는 가장 효율적인 방법은 미토콘드리아의 전자 수송 사슬에서 포도당을 태우는 것입니다(유산소 호흡). 포도당 분자당 최대 38개의 ATP 분자를 생성할 뿐만 아니라(해당 작용을 통해 생성되는 2개와는 대조적으로), 지방 산화보다 약 50% 더 많은 이산화탄소를 생성합니다.

미토콘드리아에서 포도당이 대사되려면 포도당의 산화를 억제하지 않도록 식이 지방 섭취량을 충분히 낮춰야 합니다. 얼마나 많은 양의 지방이 과한 양인지에 대한 확실한 증거는 없지만, 포도당 대사를 최적화하려면 개인의 필요에 따라 지방을 30% 또는 40%로 제한해야 할 것으로 생각됩니다.

2. 두 가지 가능한 에너지 상태가 있습니다.

1) 이산화탄소의 억제에 의해 에너지 생산이 감소하는 해당 작용 스트레스 상태입니다.

2) 이산화탄소가 생성되고 젖산염이 억제되는 에너지 효율적인 상태입니다.

지질 과산화를 방지하는 이산화탄소

이산화탄소는 또한 지질 과산화의 유해한 영향으로부터 보호하는 데 도움이 됩니다. 지질 과산화는 활성산소 및 기타 유해한 산화 물질이 탄소-탄소 이중 결합을 가진 지질(지방)을 공격하는 과정을 말합니다. 리놀레산과 같은 고도불포화지방(PUFA)은 특히 더 이런 일이 발생하기 쉽습니다.

많은 사람들이 인식하지 못하는 핵심은 이산화탄소가 지방을 손상으로부터 보호하기 때문에 이산화탄소 수치가 낮을 때 지질 과산화가 증가한다는 것입니다. 피트가 설명했듯이 이산화탄소가 낮으면 PUFA가 지질 과산화물(인지질의 산화 산물)의 생성을 증가시킵니다.

과산화지질은 말론다이알데하이드 및 4-하이드록시-2-노닐(4-HNE)과 같은 반응성 알데하이드로 분해되어 DNA와 단백질을 손상시켜 오작동을 일으킵니다. 지질 과산화는 암, 죽상 동맥 경화증, 신경 퇴행성 질환과 같은 질환의 원인이 되는 것으로 알려져 있습니다.

피트는 인체 조직의 이산화탄소 농도를 정상의 3배로 높이면 지질 과산화물의 양이 0이 된다는 한 실험을 인용합니다. 따라서 이산화탄소는 강력한 항염증 효과가 있으며 지질 과산화를 효과적으로 방지합니다.

오늘날 대부분의 사람들이 PUFA가 함유된 종자유를 엄청나게 과다하게 섭취하여 세포에 저장된 리놀레산 수치가 매우 높기 때문에 이는 중요한 정보입니다.

조직에서 이산화탄소를 증가시키는 것은 조직에서 과도한 리놀레산을 제거하고 건강한 지방으로 대체하기 위해 노력하며 리놀레산으로 인한 손상을 제한하는 효과적인 방법일 수 있습니다(6~7년이 소요될 수 있음).

젖산염과 이산화탄소가 스트레스에 미치는 영향

피트는 또한 젖산염과 이산화탄소가 스트레스 반응과 암을 포함한 질병에 영향을 미치는 인간 생물학의 다른 부분에 어떻게 영향을 미치는지 설명하기 위해 많은 부분을 개별적으로 포함하는 더 깊은 논의를 진행합니다.

우선, 산소를 사용하는 미토콘드리아 전자 수송 사슬의 복합체 IV라고도 하는 시토크롬 산화 효소가 산소 소비 속도를 조절합니다.

따라서 시토크롬 산화효소가 많을수록, 그리고 활성도가 높을수록 산소 소비량이 많아집니다. 또한, 시토크롬 산화효소는 증가된 산소 소비량을 수용하기 위해 필요에 따라 세포 내 미토콘드리아의 총수를 증가시키는 역할을 담당합니다.

매우 많은 양의 이산화탄소로 세포를 포화시키면, 세포 내 시토크롬 산화효소의 양이 급격히 증가하여 거의 즉각적으로 활성이 높아집니다. 이를 통해 시스템에서 전자가 빠져나가면서 세포의 산화 균형이 산화 상태로 바뀌게 됩니다. 이렇게 하면 세포의 환원성 스트레스가 줄어들어 원하는 효과를 얻을 수 있습니다.

건강한 세포에서는 에너지 생산에 중요한 역할을 하는 NAD+와 NADH의 균형이 유지됩니다. 암이나 당뇨병과 같은 질환은 이러한 균형을 깨뜨려 젖산염 과잉과 NAD+ 감소로 이어집니다. 이산화탄소는 과도한 젖산염 생성을 방지하여 건강한 NAD+ 대 NADH 비율을 유지하기 때문에 매우 중요합니다.

이산화탄소는 또한 세포의 수분 균형에 영향을 미쳐 산화 세포 상태를 환원성 스트레스를 낮춤으로 적절한 산소 이용률을 유지하도록 지원합니다. 과호흡, 즉 이산화탄소를 줄이는 과호흡은 일반적으로 젖산염의 과잉 생산으로 이어져 스트레스를 유발하고 세포의 균형을 깨뜨립니다.

응급 치료에서 이산화탄소의 역할

피트는 또한 여러분 또는 여러분이 사랑하는 사람의 생명을 구할 수 있는 잠재력을 지닌 응급 치료에서 이산화탄소의 역할에 대해 논의합니다. 뇌졸중 환자는 일반적으로 저산소증으로 인한 뇌 손상을 예방하기 위해 순수 산소로 인공호흡을 하지만, 이것은 환자를 돕는 최선의 방법이 아닙니다.

허용성 과탄산혈증이라고 하는 환기 전략이 훨씬 더 나은 것으로 보입니다. 허용성 과탄산혈증은 생리적 기준보다 높은 이산화탄소의 부분 압력을 사용하는 환기 전략을 말합니다. 필자는 고압산소 커뮤니티의 사람들에게 고압산소 챔버에서 이 전략을 탐구하고 채택하도록 권장해 왔습니다. 피트의 설명에 따르면 다음과 같습니다.

"최근 몇 년 사이에 꽤 많은 사람들이 허용성 과탄산혈증에 대해 이야기하기 시작했습니다 ... 환자에게 순수한 산소를 공급하여 사망에 이르게 하는 대신에 말이죠. 뇌에 산소가 충분히 공급되지 않으면 순수한 산소를 공급한 다음 과호흡을 하게 합니다.

과호흡은 뇌의 혈액 순환을 차단하여 뇌를 수축시키기 때문입니다. 하지만 뇌에 산소가 부족해 죽어가고 있는 상황이라면, 그렇게 해서는 안 됩니다 ...

필자는 영양학 수업에서 [허혈성 뇌졸중 시 탄산음료 섭취]에 대해 언급한 적이 있습니다. 필자는 탄산수를 뜻하는 소다수라고 말했는데, 그다음 주에 한 학생이 베이킹소다를 넣은 물이라고 이해했다고 말했습니다.

기본적으로는 같은 원리입니다. 하지만 6개월 동안 반신불수였던 어머니에게 베이킹소다 한 숟가락을 드렸더니 베이킹소다 물 한 잔을 마신 지 15분 만에 마비가 풀리고 사라졌다고 했습니다."

이 경우 베이킹소다가 효과가 있는 이유는 아마도 중탄산나트륨(베이킹소다)에 의해 혈류를 통해 이산화탄소가 운반되기 때문일 것입니다. 피트는 이어서 과거 소방관들이 쇼크와 호흡 정지를 치료하기 위해 이산화탄소를 가지고 다녔던 방법에 대해 설명합니다.

1920년대에 예일대 응용생리학연구소(Yale Laboratory of Applied Physiology)의 소장인 얀델 헨더슨(Yandell Henderson)은 5%, 7%, 10%의 이산화탄소를 첨가한 산소를 사용하는 시스템을 고안했습니다. 미국 전역의 소방서와 많은 병원에서 호흡이 멈춘 아기를 소생시키고 쇼크 환자를 치료하기 위해 5% 이산화탄소를 사용하고 있었습니다. 이것은 또한 수술 후 회복 과정을 돕기 위해 사용되기도 합니다.