우유, 밀, 토마토, 땅콩, 계란, 고등어는 왜 알레르기를 잘 발생시키나?
모든 질병은 체액이 산성으로 치우칠 때 발생한다

알레르기는 면역시스템의 오작동으로 보통사람에게는 별 영향이 없는 물질이 체질에 따라 두드러기, 가려움, 콧물, 기침 등 이상과민반응을 일으킨다. 알레르기는 평생 고통스러움을 주는 질병이나, 정확한 원인을 찾지 못하고 있어 알레르기를 다루는 의사들마저도 답답해하고 있다.

꽃가루 등에 노출되어 발생하는 계절성 알레르기는
식물이 가지고 있는 수액의 산성 물질 때문
알레르기는 식이패턴과 신체적인 면역력 저하로 발생한다는 사실을 인식하자. 알레르기 반응은 눈물과 눈의 가려움ㆍ콧물ㆍ피부 가려움ㆍ발진ㆍ재채기 등을 유발하며, 심하면 생명을 위협하기도 한다. 미국에서는 약 6000만 명이 알레르기로 고생하고 있으며, 우리나라도 많은 사람이 알레르기로 고통을 호소하고 있다. 일반적인 알레르기 반응은 눈물과 눈의 가려움, 콧물, 가려움, 발진, 재채기 등을 유발한다. 나무ㆍ풀ㆍ꽃가루 등에 노출돼 발생하는 계절성 알레르기는 식물이 가지고 있는 수액의 산성(pH 3.5∼6.3)물질 때문에 단백질로 구성된 인체에 두드러기와 염증을 유발하고, 심하면 가려움에 견디기 어려울 정도로 고생한다.

문제는 알레르기 반응을 일으키는 물질을 알레르겐(allergen)으로 지칭하면서 알레르기 항원이란 용어를 겸해 사용하고 있고, 체내에 들어가 항체 형성을 촉진하는 물질을 안티겐(antigen) 항원이라 칭하고 있으니, 알레르겐과 항체의 한계가 모호해 혼란스럽다. 알레르기를 유발하는 알레르겐은 외부에서 침입한 물질을 말하고, 알레르겐의 활성을 생리적으로 대응하기 위해 체내에서 만들어지는 항체인 안티겐을 정확하게 구분해야 의학과 분자화학에서 이해와 연구가 쉽다. 항원과 항체의 용어를 분명하게 해야 한다.

“알레르기 반응을 일으키는 원인 물질을 알레르겐이라 한다면,
이에 대응하는 항알레르기 물질을 항히스타민으로 표현은 잘못”

알레르겐과 항체의 분별을 단순한 이론에 멈출 것이 아니라 실체를 분자화학적으로 통찰해야 한다. 분자화학의 도식은 현상을, 분자구조는 기능성을 제시하므로 알레르기의 발생원인과 치료방법을 정립할 수 있게 된다. 생체의 항상성은 약알칼리성(pH≒7.35∼7.45)을 유지하고 있다. 알레르겐에 의한 체액이 pH 6.0 이하로 유도하는 산성 원인 물질은 단백조직과 신경세포에 거부반응을 일으키는 원인 물질로 작용한다. 모기ㆍ벌ㆍ개미 등에 물리면 즉각적으로 피부발진과 습진으로 이어지고, 메스꺼움ㆍ호흡 장애ㆍ두통을 느끼게 되므로 신속하게 대처해야 한다.

알레르기는 분자생명화학의 경지에서 살펴야 이해가 가능하다. 알레르기 반응을 일으키는 원인물질을 알레르겐이라 칭한다면, 이에 대응하는 항알레르기(antiallergy)물질을 항히스타민(antihistamine)으로 표현하는 것은 잘못이다. 항알레르기성 물질은 알레르기 활성을 저지하는 항체이므로 히스타민을 히스티딘(histidine)에 항(anti)을 앞에 붙여 항히스티딘(antihistidine)으로 해야 올바른 표현이다.

알레르기는 단백조직에서 발생하는 질병이고, 필수아미노산인 pH≒6.0인 히스티딘(histidine)은 이산화탄소를 배출하면서 탄산을 생성하고, 노출된 카르복실기와 함께 산성을 발휘해 알레르기를 일으킨다. 동시에 산성아미노산인 히스티딘의 수용해도는 낮은 4.19%이고, 히스티딘의 탈칼르복실화로 생성된 히스타민은 물에 쉽게 용해하는 아민잔기(amine radical)만을 가지고 있어 pH 7.4를 유지하면서 히스티딘에 의한 알레르기를 저지한다. 이 같은 조건은 알레르기를 저지하는 아미노산인 라이신(lysine)과 아르기닌(arginine)이 효과적이라는 논리가 아민의 곁가지(side chain)에 의한 중화작용으로 확인된다.

모든 아미노산의 α-탄소에 존재하는 아민기와 카르복실기는 단백질의 합성을 위한 펩티드결합에 참여해 알레르기에는 영향이 없고, 곁가지로 잔류하고 있는 칼르복실기와 아민에 의해 알레르기 발생에 영향을 미친다. 안티겐으로 작용하는 아민은 수소화(protonated)-NH₃+ 형태로 알레르기를 유발하는 산기(acid terminal)를 중화해 알레르기를 저지한다. 히스타민(histamine)은 ‘히스티딘’으로부터 생산된 알칼리성 아미노산으로 전환된 히스타민은 안티겐으로 작용하므로 ‘항히스타민’용어는 ‘항히스티딘’으로 명명해야 한다. ‘항히스티딘’은 ‘히스티딘’의 활성을 차단한다는 의미가 있으나, ‘히스타민’은 ‘히스티딘’으로부터 유래된 항체이기에 항히스타민의 표현은 잘못된 것이다. 이 같은 표현을 사용한다면 항체로 사용하는 에틸아민, 아르기닌과 라이신은 ‘항에틸아민’, ‘항아르기닌’, ‘항라이신’이란 명칭을 사용해야 하지 않을까?

항체로 이용되는 스테로이드는 그림 3과 같이 모두 반응기를 가지고 있지 않은 지용성 거대분자로 알레르겐 분자의 활성 부위를 물리적으로 마스킹해 활성을 차단하는 형식이다. 스테로이드계의 거대분자는 보다 작은 알레르겐 분자를 커버해 알레르기 활성을 차단하는 지용성 물질로 작용한다. 스테로이드계의 분자량을 히스티딘분자와 비교하면 히스티딘은 몰당 155.15인데, 스테로이드 모두는 2배 이상의 거대분자이고, 지용성이어서 알레르겐을 커버해 활성을 차단하는 역할을 한다. 지용성 스테로이드는 세포간질유체(interstitial fluid)를 통해 공급된다. 림프액은 유사지방질이 풍부하며, 유화상태로 존재한다.

체내에서 히스티딘은 pH 1.25∼1.35의 위산에 의한 강력한 산성 조건으로 상승적인 수소화용매를 형성하면서 음이온의 카르복실기(-COO^-)를 북돋아 알레르기 질환을 지속한다. 이 같은 현상은 식이패턴으로 인한 산성단백질, 지방산, 산성무기질의 추가로 체질의 항상성을 무너뜨려 통증을 일으킨다. 암 환자들에게 칼슘의 존재 비율을 낮추게 되는 조건에서 발생하는 산성화 지속은 통증을 극점에 이르게 한다. 경우에 따라 혈청에 칼슘의 함량이 영(zero)에 이른다는 보고도 있다. 히스티딘의 탈수소와 탈카르복실로 전이된 히스타민은 항체 역할을 하게 된다.

히스타민과 유사한 구조물이고, 곁가지에 아민 곁사슬을 가지고 있는 알긴과 라이신, 에틸아민 등과 지용성인 에피네피린(Epinephirine)과 아드레날린(adnenaline)의 스테로이드는 그림 4와 같이 방향구조물을 소유해 체내에서 반응력보다는 퍼짐성으로 알레르겐 분자를 커버해 독성을 차단하게 된다.

그러나, 스테로이드계의 다중방향구조물(multiple aromatic compound)은 암 조직과 동조할 수 있는 지용성 물성으로 장기간의 처방을 금하고 있다. 결과적으로 알레르기 발현물질은 대다수가 수용성이어서 동질의 수용성이면서 아민 곁사슬을 여유롭게 보유한 아미노산을 항체로 권장하고 있다.

알레르겐은 피부를 붉게 부어오르게 하고, 통증을 일으켜 염증 반응을 일으키고, 호염구ㆍ비만세포 등에 저장되었다가 분비하며, 불활성화된 죽은 미생물, 세포잔해, 백혈구가 모여 고름을 만들어 체외로 방출한다. 항체의 기능은 ①알칼리성을 발휘해 주변 모세혈관을 확장해 상처가 난 부위의 혈류량을 늘리고 ②혈관을 확장해 혈관 내벽을 구성하는 내피세포를 활성화해 순환하는 백혈구들의 결합을 촉진하고 ③모세혈관의 투과성을 높여 혈장 성분 유입과 함께 상처 부위로 항 미생물단백질과 보체단백질(complement proein) 공급을 촉진한다.

일상생활에서 침입하는 알레르겐은 가장 단순한 개미산과 같은 카르복실산이다. 자연적으로 만들어지는 벌과 개미의 침에 함유된 독극물로 알려진 개미산을 비롯해 진드기, 개미, 모기 등 동물 타액과 동화작용 과정에서 생성된 쐐기풀, 화초와 나무의 잎과 줄기에 포함된 수액에 의한 알레르기는 자주 경험하고 있다. 이들 모두는 인체의 단백조직을 자극하는 반응물이다.

식물의 수액은 동화작용에서 이산화탄소와 수분이 태양 우주선 에너지의 도움으로 탄산수(carbonated water:H₂CO₃)가 만들어지고, 개미산 생성을 거처 산소의 배출과 동시에 프로톤 용매(proton solvent)의 형성과 더불어 발현된 카르복실산에 의해 단백조직과 신경세포를 괴롭힌다. 이들 프로세스는 그림 5와 같다.

개미산은 아세트산보다 10배 이상 강한 산이고, 85%의 개미산은 가연성으로 확산이 활발해 단백조직에 쉽게 전파되고, 액상이나 기상이 피부나 눈에 접촉하면 위험한 물질로 작용한다. 개미산에 대한 중화반응은 염기성 아미노산에 의한 처방이 알려졌다. 수액의 pH는 CO₂의 흡수량(Pco2)과 진동에 따라 변화가 다르다. 표 1은 기압에 의한 CO₂의 흡수량에 따른 pH의 변화이다.

식물이 가지고 있는 수액의 pH는 소나무 3.88∼4.48이고, 국화, 양란, 맥문동, 조릿대는 4∼6.5, 모든 꽃은 3.5∼6.5의 산성을 보유하고 있어 농작물과 꽃을 재배하는 사람들이 알레르기를 쉽게 경험하며, 해충에 물렸을 때 타액은 개미산이 주류를 이루고 있다. 식물은 동화작용을 하기 전에는 탄산 형태의 수액을 보유하고, 반응의 진행에 따라 개미산과 말산ㆍ구연산ㆍ말레인산ㆍ푸말산 등 산성 유기질인 복합적인 물질로 전환된다. 이들이 피부에 접촉되므로 알레르기를 일으켜 통증을 수반하게 된다. 이를 잠재우기 위해서는 알칼리인 아민화합물로 신속하게 중화하는 처방을 해야 한다. 개미산의 독성을 알기닌과 에틸아민으로 중화하는 프로세스는 그림 6과 같다.

모기와 벌침 등에 의한 외적인 알레르기는 그림 7과 같은 가려움ㆍ피부 발진과 습진 현상이 나타나며, 우유ㆍ달걀 단백질ㆍ콩ㆍ땅콩ㆍ생선ㆍ조개류 등 음식에 의한 내적 알레르기는 설사ㆍ메스꺼움ㆍ인후부종ㆍ호흡곤란ㆍ현기증 등이 나타난다.

“외적 알레르기 치료는 간편한 편이나
음식 알레르기는 단백질ㆍ지방ㆍ무기질 등 구성성분과
존재 비율에 따라 종합적으로 기인해 치료가 어렵다”

외적 알레르기 치료는 간편한 편이나 식품에 의한 내적인 알레르기 발생조건은 복잡하다. 식품은 구성성분이 다양하기 때문이다. 음식 알레르기는 구성하고 있는 단백질ㆍ지방ㆍ무기질에 의한 것이고, 구성성분과 존재 비율에 따라 종합적으로 기인한다. 단백질은 구성하고 있는 아미노산의 종류와 결합되어 있는 산성 잔기와 염기성 잔기 존재비율에 따라 산성에 치우칠 때 조직에 산 변성을 일으키기 때문이다. 아미노산의 α-탄소(α-carbon)에 결합되고 있는 카르복실기(-COOH)와 아민기(-NH₂)는 펩티드화에 참여해 단백조직에 영향을 미치지 않으나 곁가지를 형성하고 있는 카르복실기와 아민기는 단백조직에 영향을 준다. 그림 8은 아미노산의 펩티드화와 곁가지에 잔류하고 있는 카르복실과 아민의 잔기를 표시한 것이다.

아미노산은 중성ㆍ산성ㆍ염기성ㆍ방향족(aromatic)과 복소환(heterocyclic)으로 분류하는데, 알레르기에 관여하는 아미노산은 측쇄에 결합된 산기와 염기성 기(basic terminal) 존재 비율에 따라 영향을 미친다. 지방은 포화지방에 비교해 불포화지방이 산패가 용이한 지방산과 무기질은 양이온과 음이온의 존재 비율과 관계가 있다. 모든 질병은 체액이 산성으로 치우칠 때 발생한다. 독감 바이러스의 발생은 물론이고, 체액이 pH 7.25∼7.35를 유지할 땐 생리 기능을 위한 신진대사가 원활하게 진행되나, pH 5.35∼3.45보다 낮아지면 단백조직으로부터 신경 단백조직에 이르기까지 변성(응축, 경화)이 일어나고, 바이러스 발생조건을 제공하게 된다.

음식 알레르기는 식품 성분 중 아미노산의 분포에서 산성 아미노산인 아스파르트산과 글루탐산 존재 비율이 염기성인 라이신과 알긴산보다 치우치면 산성으로 유도돼 알레르기를 일으키고, 지방은 불포화지방의 산화에 의해 생성되는 지방산에 의한 단백조직에 미치는 산 변성, 그리고 무기질의 인(P), 염소, 황(S) 등의 강력한 단백조직의 수축과 긴장으로 알레르기 질환이 발생한다. 알레르기 유발 식품을 선택해 유발조건을 분자화학적인 분석으로 확인한 결과는 표 2에서 비교할 수 있다.

알레르기 유발 식품을 분석한 결과, 우유(A/B=2.5/1), 밀(7.8/1), 토마토(9.3/1)는 단백질에 함유된 산성 아미노산의 편재에 있고, 옥수수 전분과 땅콩((Us/S=5.4/1)은 불포화지방의 산패에 의한 지방산의 유리 때문이고, 계란(16.2)과 난황(-30.1), 고등어(-12.9)는 음이온성 무기질의 과다에서 생성되는 것으로 추론할 수 있다. 특히 지방산에 의한 알레르기는 피부질환과 연계된 여드름과 노화에 영향을 주고 있다. 이는 공기와 접촉이 상존하는 조건에서 여러 종류 미생물의 침입이 쉬운 조건이고, 피부 구성층에 미생물의 먹이로 적당한 동시에 수분층을 겸하고 있으니 미생물의 안식처를 제공하는 상태이다.

신체의 내적 조건은 심장이 5분만 움직이지 않아도 미생물이 뇌부터 침해하고, 대장에는 100종류의 미생물이 100조 개가 서식하고 있으며, 외부에는 몸을 둘러싼 미생물이 무한하다는 환경을 인식하고 있다면, 인체는 미생물과 끊임없이 전쟁해야 한다는 것과 이에 대처하지 않고서는 미생물과 전쟁을 감내할 수 없다. 인체의 내적 요건이나 외적 침입에 대한 방어 없이는 피부 건강은 물론 온전한 삶을 지킬 수 없다. 피부는 지속적인 방어물질 분비가 없는 상태에서는 한시도 지탱할 수 없다.

미생물은 수중 겔 상태인 글루탐산, 알라닌, 디아미노피멜산(Diaminopimelic acid), 글루코사민, 무라민산(Muramic acid)의 종합적인 펩타이드 글리칸(peptided glucan)으로 조성된 원핵생물인 세균은 강한 삼투압에 견디고, 고유의 형태를 유지할 수 있으나, 지방산에 약하고, 특히 저급지방산에 의해 증식이 멈춘다. 다행히 피부 표면으로 표출되는 지질에는 유리지방산이 표 3과 같이 평균 2.5% 함유돼 있어, 미생물의 증식을 저지하고, 사멸해 피부를 보호한다. 저급지방산의 분포가 표 4와 같이 함유되어 있다.

지성규 박사

지성규 박사
삼풍BnF 회장

식품저널 2020년 7월호 게재