CAT(Catalase, 카탈라제)는 활성산소 중 하나인 과산화수소(H₂O₂)를 무해한 물과 산소로 분해하는 항산화 효소로, 인체 내에서 산화 스트레스를 조절하는 데 핵심적인 역할을 담당합니다. 이 효소는 특히 간, 신장, 적혈구 등 산화 대사가 활발한 조직에 풍부하며, 세포 손상을 유발할 수 있는 활성산소의 축적을 방지하여 염증, 노화, 혈관 기능 저하 등과 같은 다양한 만성질환의 발생을 억제합니다. CAT 활성이 저하될 경우 과산화수소가 체내에 축적되면서 세포 내 지질, 단백질, DNA에 손상을 일으킬 수 있으며, 이는 암, 당뇨, 신경퇴행 질환 등과의 연관성도 보고되고 있습니다. 따라서 CAT의 활성을 일정 수준으로 유지하는 것이 건강관리의 중요한 요소 중 하나입니다. 이 글에서는 CAT의 효능, 음식, 정의, 성분비교, 복용법에 대하여 과학적 근거를 바탕으로 내용을 정리해 드리겠습니다.
1. 효능
CAT는 대표적인 항산화 효소로, 체내 과산화수소를 분해함으로써 산화스트레스를 줄이고, 장 건강과 대사 안정성 유지, 나아가 노화 지연까지 폭넓은 생리적 기능을 수행합니다. 아래는 CAT의 주요 효능 세 가지에 대한 작용 기전과 과학적 근거입니다.
첫째, CAT는 산화스트레스 해소에 중심적인 역할을 합니다. 과산화수소는 세포 내 활성산소종(ROS) 중 하나로, DNA, 단백질, 세포막을 손상시킬 수 있는 잠재적 위험 인자입니다. CAT는 이 과산화수소를 빠르게 물과 산소로 분해하여 ROS로 인한 세포 독성을 억제하고, 전반적인 항산화 방어력을 유지하는 데 기여합니다. 특히, SOD와 연계 작용하여 산화의 첫 단계부터 최종 처리까지 항산화 시스템을 구성하는 핵심 효소로 기능합니다.
둘째, 장 점막 보호 및 염증 억제 측면에서도 CAT는 주목받고 있습니다. 실험 연구에서는 정장 보충제 형태로 설계된 서방형 CAT 제형이 장내 염증 반응을 감소시키고, 염증성 장질환(IBD) 모델에서 장 점막 손상을 줄이는 데 효과를 보인 것으로 나타났습니다. 이는 장내에서 과산화물 축적이 장벽 손상 및 면역 교란을 유발할 수 있다는 점에서, CAT의 국소 항산화 작용이 실질적인 보호 역할을 한다는 것을 시사합니다.
셋째, CAT는 대사 질환 및 노화 억제에 있어서도 의미 있는 작용을 보입니다. CAT 유전자를 과발현시킨 동물 실험에서는 간 내 지질대사가 정상화되고, 지방간이 줄어들며, 인슐린 저항성 개선이 관찰되었습니다. 특히 당뇨병 및 비만 모델에서 CAT 활성이 증가함에 따라 염증성 사이토카인 감소와 함께 조직의 전반적인 기능 향상이 보고되었고, 수명 연장 효과 또한 일부 실험에서 통계적으로 유의하게 나타났습니다.
이처럼 CAT는 단순한 항산화 효소를 넘어, 조직 보호와 대사 조절, 노화 지연까지 다양한 기능을 수행하는 생리학적으로 중요한 분자이며, 이에 대한 연구와 활용은 점차 확대되고 있습니다.
|
효능 항목
|
작용 기전
|
비고
|
|
산화스트레스
|
H₂O₂ 제거 → ROS 유해성 차단
|
DNA·세포 보호 확대
|
|
장 점막 보호
|
정장·서방제형 CAT로 점막 손상·염증 억제
|
동물 모델 기반 연구 결과
|
|
노화·대사 예방
|
지질대사 정상화, 염증 감소, 인슐린 저항성 개선, 수명 연장
|
쥐 모델에서 생리·노화 지연
|
2. 음식
자연 상태에서 CAT(Catalase)는 채소, 곡물, 우유 등 다양한 식품에 소량 존재하지만, 소화 과정에서 대부분 분해되기 때문에 일반적인 식이 섭취만으로는 생리학적 효과에 도달하기 어렵습니다. 위산과 담즙 등 소화액에 의해 효소 활성이 쉽게 저하되며, 장까지 살아서 도달하는 비율이 극히 낮다는 것이 주요한 한계로 지적됩니다.
이러한 점을 보완하기 위해 최근에는 식물 유래 또는 미생물 발효를 통해 얻은 CAT 효소를 고농도로 농축한 보충제가 개발되고 있습니다. 대표적인 형태로는 장용 코팅된 정장형 캡슐, 나노 정장 제형, 리포좀 기반 제형, 분말 형태의 CAT 정제가 있으며, 이들은 CAT의 활성 유지와 흡수율 향상을 위해 설계되었습니다.
특히 위산에 의해 분해되지 않도록 설계된 서방형 캡슐은 장까지 도달하여 효소가 살아서 작용한다는 점에서 주목받고 있습니다. 일부 동물 실험에서는 이 같은 제형이 장내에서 실질적인 CAT 활성을 유도하며, 전신 항산화 능력을 높이는 데 효과가 있었음을 보여주었습니다.
또한 축산 분야에서는 젖소나 자돈을 대상으로 한 CAT 보충 실험에서, 혈중 항산화 수치 증가, 성장률 개선, 면역 지표 향상 등의 긍정적인 결과가 보고되었습니다. 이는 인간 대상 보충 전략의 가능성을 뒷받침하는 근거로 해석될 수 있습니다.
따라서 식이 섭취만으로는 한계가 뚜렷한 CAT의 기능을 제대로 활용하기 위해서는, 안정성이 확보된 보충제 형태를 선택하고, 제형별 특성과 흡수 경로에 맞춘 복용 전략이 병행되어야 합니다.
|
제품 형태
|
원료
|
특징
|
비고
|
|
발효식물 정장형
|
Aspergillus 발효물
|
위장 불파괴 서방 전달
|
IBD, 장건강 관련 연구 기반
|
|
나노 리포좀 캡슐
|
곡물·야채 추출
|
흡수율↑, 산화열에 안정적
|
신제품 개발 중
|
|
정제형 분말
|
우유/곡물 분획
|
일반 보충용, 흡수율 낮음
|
식품 기준 최소 효과 도달 어려움
|
3. 정의
CAT(Catalase, EC 1.11.1.6)는 대부분의 호기성 생물에서 발견되는 핵심적인 항산화 효소로, 체내에 생성된 과산화수소(H₂O₂)를 물과 산소로 빠르게 분해하여 활성산소(ROS) 축적을 방지하는 역할을 수행합니다. 이 효소는 heme 철 이온을 포함하고 있어, 단위 시간당 수백만 분자의 과산화수소를 분해할 수 있을 만큼 강력한 반응 효율을 지닌 것이 특징입니다.
CAT는 간, 적혈구, 신장, 폐 등의 조직에 많이 분포하며, 식물에서는 주로 퍼옥시솜(peroxisome)에 존재합니다. 세포 내에서 SOD가 초과산화이온을 과산화수소로 전환한 이후, 이 과산화수소를 제거하는 역할을 CAT가 담당함으로써, SOD와 연계된 2단계 항산화 시스템의 핵심 구성 요소로 작용합니다.
실제로 CAT의 활성이 감소한 실험동물에서는 지질 과산화물 축적, 세포 사멸 증가, 염증성 대사질환 발생 등이 보고되었으며, CAT 유전자에 결함이 있는 마우스 모델에서는 비만, 지방간, 제2형 당뇨병 발병률이 높아지는 경향을 보입니다. 반면, 미토콘드리아 내에 CAT를 과발현시킨 실험에서는 세포 노화가 지연되고 생명 연장이 유의미하게 나타난 바 있어, 항노화 및 대사질환 예방 측면에서의 잠재력이 주목되고 있습니다.
이처럼 CAT는 단순한 항산화 작용을 넘어, 전반적인 건강 수명 유지에 핵심적인 효소로 평가받고 있으며, 특히 현대인의 만성 염증성 질환 증가 추세와 관련하여 그 중요성이 더욱 강조되고 있습니다.
|
항목
|
내용
|
비고
|
|
일반명
|
Catalase
|
EC 1.11.1.6
|
|
주요 반응
|
2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂
|
매우 빠른 해독 속도
|
|
위치
|
간, 적혈구, 퍼옥시솜, 식물 세포
|
생리적 분포 다양
|
|
생리 영향
|
DNA 보호, ROS 제거, 노화 억제, 대사질환 예방
|
쥐 모델에서 수명 연장 확인
|
4. 성분비교
항산화 체계에서 CAT는 SOD, GPx와 함께 체내 ROS(활성산소종)를 효율적으로 제거하는 협업 구조의 핵심 구성원으로 작용합니다. 이 세 효소는 단계적으로 역할을 분담하며, 각 단계의 과산화물 중화에 기여함으로써 세포 손상을 막는 항산화 시스템을 구축합니다.
먼저, SOD(Superoxide Dismutase)는 산소 분자로부터 생성되는 초과산화 이온(O₂⁻)을 과산화수소(H₂O₂)로 전환하는 1차 방어선 역할을 수행합니다. 이후 이 과산화수소는 CAT(Catalase)에 의해 물(H₂O)과 산소(O₂)로 빠르게 분해됩니다. CAT는 분자당 수백만 개의 과산화수소를 1초 내에 처리할 수 있는 매우 빠른 반응속도를 지니며, 다량의 H₂O₂가 급격히 생성되는 조건에서 핵심적인 정화 기능을 수행합니다.
한편, GPx(Glutathione Peroxidase)는 과산화수소와 함께 지질 과산화물 같은 유기 과산화물까지 처리하는 역할을 맡습니다. 특히 세포막이나 지질 대사 경로에서 발생하는 ROS에 대한 GPx의 특화된 작용은 CAT의 보완적 기능으로 볼 수 있습니다.
중요한 점은 이 세 가지 효소가 독립적으로가 아니라 상호 보완적 작용을 통해 전체적인 산화스트레스 대응 체계를 형성한다는 것입니다. 예를 들어, 일부 연구에서는 SOD와 CAT의 유전자 공동 발현을 통해 세포의 항산화 능력이 유의미하게 증가하고, 조직 손상이나 염증 반응이 억제된 결과가 보고된 바 있습니다. 이는 단일 효소 중심의 보충 전략보다는 세 효소의 균형적 활성 유지를 목표로 한 접근이 더욱 효과적이라는 점을 시사합니다.
따라서 CAT는 단독으로도 강력한 해독력을 갖지만, 실제로는 SOD와 GPx와의 유기적인 협력 속에서 그 진가를 발휘하며, 이러한 체계적 항산화 시스템이 건강 유지의 핵심 기전 중 하나로 작용하고 있습니다.
|
효소
|
역할
|
CAT과의 관계
|
|
SOD
|
O₂⁻ → H₂O₂
|
CAT의 전 단계, ROS 초기 제거
|
|
CAT
|
H₂O₂ → H₂O + O₂
|
주요 과산화물 제거 효소
|
|
GPx
|
H₂O₂ 및 유기과산화물 제거
|
CAT 보조, 작은 ROS 대응
|
5. 복용법
CAT(카탈라제) 보충제는 주로 장까지 효소가 도달할 수 있도록 설계된 정장형 서방 캡슐이나 분말 형태로 제공되며, 제형에 따라 복용 방식과 권장량이 달라집니다. 일반적으로 서방형 캡슐은 하루 500에서 2,000 IU, 분말 제형은 50에서 200mg 수준으로 권장되며, 식사와의 관계 없이 복용이 가능하지만, 개인의 위장 상태나 흡수 특성에 따라 시점을 조절하는 것이 바람직합니다.
정장형 제형은 위산에 의해 효소가 손상되지 않도록 보호막을 형성해 장내까지 안정적으로 도달하는 것이 특징입니다. 이로 인해 상대적으로 적은 양으로도 효과를 기대할 수 있으며, 위장 부담을 줄이면서 효율적인 항산화 보충이 가능합니다.
다만 모든 보충제가 동일한 효과를 보장하는 것은 아니며, 몇 가지 주의가 필요합니다. 일반 정제형 제품은 위산에 의해 효소가 쉽게 분해되어 기대한 만큼의 효과를 얻기 어려울 수 있습니다. 또한 발효 원료를 기반으로 제조된 제품은 알레르기 반응을 유발할 수 있으며, 강력한 항산화 작용으로 인해 특정 약물과의 상호작용 가능성도 존재합니다.
특히 항암치료나 방사선 치료를 병행하고 있는 경우, 항산화 보충이 치료 효과에 영향을 줄 수 있다는 연구도 보고된 바 있어, 이러한 상황에서는 전문가의 조언을 반드시 구하는 것이 중요합니다. 임산부나 소아처럼 생리적 특성이 다른 집단의 경우에도 안전성 자료가 충분하지 않기 때문에 섣부른 섭취는 피해야 합니다.
정확한 정보를 바탕으로 자신의 건강 상태에 맞는 제형과 복용 전략을 세우는 것이 CAT 보충의 효과를 극대화하는 중요합니다.
|
항목
|
권장 내용
|
비고
|
|
권장 섭취량
|
정장형 캡슐: 500–2,000 IU/day
분말형: 50–200 mg/day |
제형·흡수율에 따라 달라짐
|
|
섭취 방식
|
식전 또는 식후 복용 모두 가능
위장 민감자는 식후 권장 |
산성 환경을 피하는 제형 선택 중요
|
|
주의사항 요약
|
- 정제형은 위산에 의해 효소 파괴 우려 있음
- 발효 유래 원료 알레르기 반응 가능 - 항산화 보충제와 항암제·방사선치료 병용 시 효과 저하 가능성 - 임산부·수유부·소아는 전문가 상담 필수 |
일반 식품보다 생리작용 강하므로 의약 수준 주의 필요
|
📖 참고문헌 🔍 연구보기
🔗 Rasheed Z. et al. “Therapeutic potentials of catalase: Mechanisms, applications, and future perspectives” – International Journal of Health Sciences (Qassim), 2024
→ CAT의 항산화 작용 경로, 질환 예방 및 치료 가능성, 생체 전달 전략을 포괄적으로 리뷰한 최신 종합 논문입니다.
🔗 Alothman M. et al. “Design of Catalase Monolithic Tablets for Intestinal Targeted Delivery” – Pharmaceutics, 2021;13(1):69
→ 장내 전달을 위한 서방형 CAT 정장제 개발 및 IBD 모델에서의 과산화수소 제거 효과에 대한 전임상 연구로, CAT 보충제 제형혁신 및 장 건강 보호 전략을 소개합니다.
https://www.mdpi.com/1999-4923/13/1/69?utm_source=chatgpt.com
💡 다양한 건강기능성분 A to Z, 차근차근 정리해드리니 북마크해두시는 걸 추천드립니다! 📤
: 각종 건강기능성분의 기능과 과학적 근거를 살펴보고, 주요 성분의 효능을 비교하며 이를 포함한 식품들을 정리해드립니다.