냉정과 열정사이

미네랄들 사이의 상호 관계

출처: THE MINERAL WHEEL – Earthwise Agriculture

'미네랄에 대해서 좀 더 자세히 (1부)'에 이어서 미네랄에 대해서 좀 더 얘기하려고 한다.

위 그림을 처음 접했을 적에 적지 않은 충격을 받았다.

복잡하게 보이는 이 그림은 미네랄 휠(Mineral Wheel)이라 불린다.

미국의 저명한 토양학자였던 윌리엄 알브레트(William Albrecht, 1888–1974)는 토양 내 미네랄의 균형이 식물, 동물, 그리고 인간의 건강에 결정적인 영향을 미친다고 강조한다.

그의 연구를 정리한 미네랄 휠은 복잡한 미네랄 간의 상호작용을 보여주기 위한 도구다. 이 상호작용은 마치 거대한 생명체의 신경 회로처럼, 섬세하고 긴밀하게 연결되어 있으며, 한 원소의 변화는 다른 원소들의 역할과 분포에 직간접적인 영향을 미친다. 한 가지 미네랄이 영향을 받으면, 반드시 최소 두 가지 이상의 다른 미네랄에 영향을 주며, 이들 각각도 또 다른 미네랄 두 가지 이상에 영향을 미치게 된다.

간단히 보는 방법을 말씀드리자면, 미네랄 휠에서 두 미네랄 사이에 양방향 화살표가 있다면, 두 미네랄은 서로 영향을 주고받는다는 뜻이다. 예를 들어, 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)은 적정 비율일 때는 서로 상승작용(시너지)이 있지만, 한쪽이 과잉 또는 부족하면 길항작용(상호 저해)이 발생한다. 또한 칼슘에서 망간(Mn)으로만 화살표가 일방으로 있다면, 칼슘이 과잉일 때 망간의 흡수를 방해하지만, 망간이 과잉이어도 칼슘에는 직접 영향을 주지 않는다는 뜻으로 해석하게 된다.

이러한 미네랄 관계는 서로 맞물려 작동하는 기어들처럼 하나의 기어(미네랄)가 움직이면 다른 기어들(미네랄)도 함께 움직이게 된다.

이렇게 맞물려 돌아가는 기어 구조는 단순히 미네랄 사이의 관계를 넘어서, 비타민, 호르몬, 신경계 기능에까지 영향을 미친다. (미네랄 휠에는 미네랄 관계뿐만 아니라 비타민과 호르몬과의 상호 작용을 다루는 더욱 확장된 버전도 있지만 여기에서는 미네랄의 상호 작용에 대한 논의만 하겠다.) 다시 말해서, 하나의 미네랄에 영향을 끼치면 내분비 및 신경계와 같은 몸 전체의 기능에까지 마치 쓰나미와 같은 파급력을 가지게 된다는 말이다.

미량 원소들 사이에는 길항작용(antagonism)과 상호작용(synergism)이라는 두 가지 주요 관계가 있으며, 이는 주로 흡수 단계와 대사 단계의 두 수준에서 발생한다.

미네랄 간 길항작용(Mineral Antagonisms)

흡수 단계에서의 길항작용은 한 원소의 장내 흡수를 방해하는 데서 비롯된다. 즉, 한 가지 미네랄을 과도하게 섭취하면 다른 미네랄의 장내 흡수가 감소될 수 있다. 미네랄 휠에서 보면 알 수 있겠지만, 예를 들어, 칼슘을 과량 섭취하면 아연의 흡수가 감소하며, 아연을 과도하게 섭취하면 구리의 흡수가 저해된다.

한편, 대사 단계에서의 길항작용은 한 원소가 다른 원소의 생화학적인 반응을 방해하거나, 체내에서 작용하는 부위가 같아서 이를 두고 서로 경쟁하거나, 저장공간의 경쟁으로 인해 배설이 촉진되는 경우에 발생한다.
대표적으로 아연과 구리, 카드뮴과 아연, 철과 구리, 그리고 칼슘, 마그네슘, 인 등등 이러한 미네랄의 쌍들(pairs)이 존재한다.

길항 작용은 마치 경쟁적인 구도와 같다

미네랄 간 상승작용(Mineral Synergisms)

미네랄 간의 상승작용(synergism)은 주로 대사적 수준에서 나타난다. 대사(metabolism)라는 말이 자꾸 들장해서 간단히 정리하자면 생명을 유지하기 위해 일어나는 모든 물질의 변화 과정을 의미한다. 즉 생체내 물질의 분해나 합성과 같이 에너지를 소모하는 화학적 작용을 대사라 칭하며 일반적으로 생물체 내에서 일어나는 모든 생화학 반응을 의미한다.

대사적 수준에서 서로 순방향을 지향하는 예로는:

철과 구리는 상승작용을 가지며, 충분한 구리가 있어야 철의 대사와 활용이 가능하다.

마그네슘은 세포 내 칼륨의 보유(retention)를 도와 칼륨의 대사와 작용을 강화하며

칼슘, 마그네슘, 인은 뼈조직의 구조 유지 및 형성에 함께 작용하는 것으로 잘 알려져 있다.

상승 작용은 서로를 견인한다

미네랄 간의 상승과 길항작용을 좀 더 확장하여 생각하다 보면 어떤 미네랄의 섭취가 부족할 때, 다른 미네랄이 체내에 독성 수준으로 축적될 수 있음을 알게 된다.
일례로, 아연이 부족하거나 결핍된 상태에서는 소량의 카드뮴 섭취만으로도 체내에 독성 수준까지 축적될 수 있다.

아연과 카드뮴은 기본적으로 흡수 및 대사에서 경쟁적 관계에 있다. 아연과 카드뮴은 공통의 흡수 통로(DMT1, ZIP family transporters)를 사용하는데 정상적이라면 아연은 카드뮴의 흡수를 경쟁적으로 억제하게 된다. 그러나 아연이 부족한 경우, 흡수 경로가 카드뮴에 비정상적으로 개방되어, 소량의 카드뮴 섭취도 과도하게 흡수될 수 있다. 아연 부족 시, 장점막에서 흡수 수송체(DMT1 등)의 발현이 보상적으로 증가하면서 카드뮴이 더 많이 흡수되는 것이다.

더 중요한 것은 아연은 메탈로티오네인(Metallothionein, MT)의 합성을 촉진한다. 이 단백질은 중금속 해독에 굉장히 중요한 역할을 한다. 하지만 아연이 부족하면 MT의 발현이 감소하거나 기능이 저하되어, 흡수된 카드뮴이 무방비 상태로 조직에 침착되어 버린다.

아연은 항산화 효소(SOD-1) 활성에도 필수적인데, 이 효소는 카드뮴이 유도하는 산화 스트레스에 대응하는 주요 기전으로 작용한다. 따라서 아연 결핍 시 카드뮴의 독성 작용에 대한 세포 방어력이 현저히 저하되게 된다.

미네랄에 대해 좀 더 자세히 1부에서 언급했듯이, ‘결핍’이 아닌 ‘불충분한 섭취’ 상태에서 특히 불필요하게 특정 물질이 체내에 많이 축적될 수 있게 된다. 무엇이든 간에 필요치 않은데도 많이 존재하는 것이 독인 셈이다. (영양소 섭취량과 신체 기능 간의 관계에 대한 그래프 참조할 것!) 그래서 칼슘이나 철분이 부족할 경우에는 납 중독이 발생할 수 있으며, 구리가 결핍되면 철분이 독성 수준으로 축적될 수 있습니다.

뿐만 아니라 하나의 미네랄을 과도하게 섭취했을 때, 그와 상승작용을 하는 다른 미네랄의 결핍을 초래하는 경우가 있다. 이러한 불균형은 결국 특정 미네랄이 체내에 과잉 축적되는 결과를 초래할 수 있다.

예를 들어, 아연을 과도하게 섭취하면 구리 결핍이 유발되고, 이로 인해 철분이 저장 조직에 과잉 축적될 수 있다. 아연과 구리는 소장에서 공통 운반체(Ctr1 및 DMT1)를 통해 흡수되며, 아연을 고용량으로 장기간 복용하면 구리의 흡수를 방해한다. 그 결과 상대적인 구리 결핍이 일어나게 되며 철 결핍과 유사한 빈혈이 나타나지만 철 보충에도 반응이 없다는 특징이 있다. 구리는 철의 운반 및 산화 과정에 필수적인데 구리가 부족하면 이를 담당하는 중요한 효소인 세룰로플라스민(Ceruloplasmin)과 헤파에스틴 (Hephaestin)의 기능이 저하되고, 철의 수송이 제대로 이루어지지 않아 조직 내에 철이 축적되기 시작한다. 결과적으로 혈액 내 철의 농도는 정상 또는 감소하지만 간, 비장, 골수와 같은 조직에서 철이 과잉 저장된다. 앞서 말한 바와 같이 이를 기능적 철 결핍이라고 하는데 일반적인 철 결핍과는 다르게 철분 보충제에 반응하지 않는다. (놀랍게도 비슷한 일이 만성 염증 상태, 즉 암이나 만성 감염 같은 상황, 에서도 나타난다.) 마찬가지로, 망간이 마그네슘의 작용을 방해할 경우, 칼륨과 나트륨이 체내에 과도하게 축적될 수 있다.

영양적으로 유발된 결핍(상대적이거나 절대적인)은 드문 일이 아니며, 이러한 결핍은 특히 특정 영양소의 고용량 복용(megadosing)에 의해 발생한다.

단일 영양소를 고용량으로 섭취하는 것이 때때로 필요할 수 있지만, 이는 거의 항상 부차적인 약리학적 반응을 유발하게 된다. 고용량 비타민이나 미네랄 보충요법(mega therapy)에 대한 반응은 다른 영양소의 활용을 방해하게 되며, 결과적으로 그 영양소는 오히려 '항(抗, anti-) 비타민 또는 항미네랄'처럼 작용하게 된다.

단일 성분의 메가도스가 단기적으로 긍정적일 수 있지만, 장기적으로 지속될 경우 다른 영양소의 결핍을 초래한다는 불편한 사실... (이는 항생제나 여타의 다른 모든 약들의 내성과도 결을 같이 한다.)

예를 들어, 골다공증이 있는 환자가 칼슘 결핍 증상을 보이며 하루 800~1000mg의 칼슘 보충제를 복용해도 효과가 없을 때, 흔히 용량을 두세 배까지 늘리는 것을 고려하기도 한다. 이렇게 하면 일시적으로 증상이 개선될 수 있지만, 수개월이 지나서 칼슘 섭취량을 줄이면 증상이 즉시 재발하게 된다. 환자가 무증상 상태를 유지하기 위해 필요한 칼슘 용량은 시간이 지날수록 증가하게 된다. 그러나 칼슘의 상승작용 영양소(비타민 D, 마그네슘, 구리 등)를 보충하고, 길항작용 영양소(비타민 E, 비타민 A, 칼륨, 피틴산, 옥살산이 풍부한 음식 등)를 제한한다면, 하루 400mg의 적은 칼슘 보충만으로도 증상이 개선될 수 있다.

과유불급(過猶不及)이라고 했던가?

물론 결핍도 문제지만 과한 것 역시 문제다.

앞서 보았듯이 과한 것이 오히려 더욱 결핍을 조장하지 않던가?

알브레트가 고안한 미네랄 휠을 고려하다 보면 미네랄 간의 비율이 얼마나 중요한지 알 수 있다.

함량도 중요하지만 그 함량에 따른 비율이 맞을 때 우리의 건강이 최적화된다고 보는 것이다.

필자가 미네랄의 균형을 담은 '정보' 자체가 더 중요하다고 하는 근본적인 이유이다.