활성산소기전

활성산소는 화학적으로 불안정하여 다른 분자와 쉽게 반응하는 산소 유래 화합물을 총칭한다. 이들은 반응성의 근본적인 차이에 따라 크게 자유라디칼과 비라디칼 활성산소로 분류된다.

자유라디칼은 최외각 전자 궤도에 짝을 이루지 않은 단일 전자(불짝전자)를 하나 이상 가지고 있는 분자나 원자를 지칭한다. 이 불안정한 전자 구조는 매우 높은 반응성을 가지게 하여, 주변의 안정된 분자로부터 전자를 빼앗아 자신을 안정화시키려는 경향이 강하다. 대표적인 예로 슈퍼옥사이드 라디칼(O₂•⁻)과 하이드록실 라디칼(•OH)이 있으며, 이들이 생체 분자와 반응하면 연쇄적인 산화 반응을 일으킬 수 있다.

반면, 비라디칼 활성산소는 최외각 전자가 모두 짝을 이루고 있어 자유라디칼은 아니지만, 여전히 높은 반응성을 보이는 화합물이다. 가장 잘 알려진 예는 과산화수소(H₂O₂)이다. 과산화수소는 자체로는 비교적 안정하지만, 금속 이온(예: 철, 구리)과 만나면 매우 반응성이 높은 하이드록실 라디칼로 전환되는 펜톤 반응을 촉매할 수 있다. 또 다른 예로 싱글렛 산소(¹O₂)가 있으며, 이는 여기된 상태에 있는 산소 분자로, 일반적인 삼중항 상태 산소보다 반응성이 높다.

이러한 분류는 활성산소의 화학적 성질과 생체 내에서의 거동 및 제거 메커니즘을 이해하는 데 중요한 기초를 제공한다. 두 유형 모두 적절한 농도에서는 세포 신호 전달과 같은 생리적 기능에 관여하지만, 과도하게 생성될 경우 산화스트레스를 유발하여 세포 구성 요소에 손상을 입힌다.

활성산소는 화학적으로 불안정하여 다른 분자와 쉽게 반응하는 산소 함유 분자를 총칭한다. 이들은 생체 내에서 다양한 경로를 통해 지속적으로 생성되며, 그 종류에 따라 반응성과 생물학적 영향이 크게 달라진다. 가장 대표적인 활성산소 종류로는 슈퍼옥사이드 라디칼, 과산화수소, 하이드록실 라디칼을 꼽을 수 있다.

슈퍼옥사이드 라디칼은 미토콘드리아의 전자전달계에서 산소 분자(O₂)가 불완전하게 환원될 때 주로 생성되는 1차 활성산소이다. 반응성이 다른 활성산소에 비해 상대적으로 낮지만, 과산화수소나 다른 활성종으로 전환되는 중요한 전구체 역할을 한다. 과산화수소는 자유 라디칼이 아니며, 비교적 안정적이고 수용성이어서 세포 내외를 쉽게 이동할 수 있다. 독성이 직접적으로 강하지는 않으나, 금속 이온(예: 철, 구리)과 반응하면 매우 강력한 하이드록실 라디칼을 생성하는 위험한 물질이다.

하이드록실 라디칼은 생체 내에서 생성되는 활성산소 중 반응성이 가장 강력하다. 반감기가 극히 짧아 생성된 위치에서 즉시 DNA, 단백질, 세포막의 지질 등 주변의 모든 생체 분자와 반응하여 손상을 일으킨다. 이는 주로 과산화수소가 철 이온과 반응하는 펜톤 반응을 통해 생성된다. 이 세 가지 활성산소는 서로 변환되며, 생체 내 항산화 체계의 주요 표적이 된다.

미토콘드리아는 세포의 에너지 생산 공장으로, 산소를 이용한 세포 호흡을 통해 아데노신 삼인산(ATP)을 생성한다. 이 과정은 전자 전달계라고 불리는 일련의 단백질 복합체들(복합체 I부터 IV)을 통해 전자가 순차적으로 전달되면서 이루어진다. 전자의 흐름은 양성자 기울기를 형성하고, 이 기울기를 통해 ATP 합성효소가 작동하여 ATP를 생산한다.

그러나 전자 전달 과정은 완벽하지 않아 일부 전자가 전달계에서 누출될 수 있다. 이 누출된 전자는 주로 복합체 I과 III에서 발생하며, 주변의 산소 분자(O₂)와 직접 반응한다. 산소 분자는 한 쌍의 불일치 전자를 가지고 있어 상대적으로 안정하지만, 단일 전자를 하나 받으면 슈퍼옥사이드 라디칼(O₂•⁻)이라는 활성산소로 변환된다. 이는 미토콘드리아 내 활성산소 생성의 가장 주요한 내인성 경로이다.

생성된 슈퍼옥사이드 라디칼은 추가 반응을 통해 다른 활성산소 종으로 변환될 수 있다. 예를 들어, 미토콘드리아 막 간격에 위치한 망간 초산화물 불균등화효소(Mn-SOD)에 의해 과산화수소(H₂O₂)로 전환된다. 과산화수소는 철 이온이나 구리 이온과 같은 금속 이온과 반응하면 매우 반응성이 높은 하이드록실 라디칼(•OH)을 생성하는 펜톤 반응을 일으킬 수 있다.

미토콘드리아에서의 전자 누출과 활성산소 생성률은 다음과 같은 요인에 의해 영향을 받는다.

이러한 기전은 산화스트레스의 주요 원인이 되지만, 동시에 생성된 활성산소는 적절한 수준에서 세포 신호전달의 중요한 분자로 작용하여 세포 대사와 적응을 조절하는 이중적인 역할을 한다.

활성산소는 생체 내에서 효소를 매개로 한 경로와 효소와 무관한 경로를 통해 생성됩니다. 효소적 생성은 주로 전자전달계와 관련된 산화환원 반응에서 일어나며, NADPH 산화효소, 자일린 산화효소, 미토콘드리아 호흡사슬 복합체 I 및 III 등이 주요 효소입니다. 예를 들어, NADPH 산화효소는 식세포의 감염 방어 시 대량의 슈퍼옥사이드 라디칼을 생성하는 주요 효소입니다[2].

비효소적 생성 경로는 금속 이온을 촉매로 하는 반응이나 자동산화 과정을 포함합니다. 헴 단백질이나 구리, 철과 같은 전이금속 이온은 과산화수소로부터 매우 반응성이 높은 하이드록실 라디칼을 생성하는 펜톤 반응을 촉매합니다. 또한, 아스코르브산(비타민 C)이나 카테콜아민 같은 화합물의 자동산화 과정에서도 활성산소가 부산물로 생성될 수 있습니다.

이러한 다양한 생성 경로를 통해 생산된 활성산소는 그 농도와 위치에 따라 세포 신호전달에 관여하거나, 과도하게 생성될 경우 산화스트레스를 유발하여 세포 구성 물질을 손상시킵니다.

담배 연기에는 자유 라디칼과 같은 다양한 산화제가 다량 포함되어 있어 직접적인 산화 스트레스를 유발합니다. 특히 흡연 시 생성되는 과산화수소와 하이드록실 라디칼은 폐 상피 세포를 손상시키고, 만성적인 염증 반응을 촉진하여 만성 폐쇄성 폐질환 및 폐암의 주요 원인이 됩니다.

자외선, 특히 자외선 A와 자외선 B는 피부 세포에 흡수되어 광감작제 역할을 하는 분자들을 활성화시킵니다. 이 과정에서 산소가 단일항 산소나 슈퍼옥사이드 라디칼과 같은 활성산소로 전환됩니다. 이는 피부 노화, 햇볕에 타는 현상, 그리고 피부암 발생 위험을 높이는 주요 기전입니다.

환경 오염 물질은 복합적인 경로로 활성산소 생성을 증가시킵니다. 주요 생성 경로는 다음과 같습니다.

이러한 외부 요인들은 신체의 내생적인 활성산소 생성에 더해 지속적인 부하를 가하며, 항산화 방어 체계를 압도하여 다양한 조직의 손상을 초래합니다.

활성산소는 세포 내 중요한 신호전달 분자로 작용하여 다양한 생리적 과정을 조절한다. 특히, 수용체를 통한 신호 경로에서 이차 전달자 역할을 하여 세포의 성장, 분화, 증식, 그리고 사멸을 조절하는 과정에 관여한다. 낮은 농도로 생성된 활성산소는 MAPK 경로, PI3K/Akt 경로 등 주요 신호전달 경로의 구성 요소를 산화시켜 그 활성을 변조한다[4]] 잔기의 산화를 통해 효소 활성을 켜거나 끈다]. 이를 통해 세포는 외부 환경 변화에 적응하고 항상성을 유지한다.

면역 체계에서 활성산소는 병원체를 제거하는 핵심 무기로 작용한다. 호중구와 대식세포 같은 식세포는 감염 부위에서 NADPH 산화효소 복합체를 활성화시켜 대량의 슈퍼옥사이드 라디칼을 생성한다. 이 과정을 호흡폭발이라고 한다. 생성된 슈퍼옥사이드는 추가 반응을 거쳐 과산화수소, 차아염소산 등 다른 살균 물질로 전환되어 세포 내로 침입한 세균이나 바이러스를 직접 공격하고 소멸시킨다.

또한, 활성산소는 염증 반응의 매개체로서도 기능한다. 염증성 사이토카인의 생성을 유도하고, 핵인자 카파비와 같은 전사 인자의 활성을 조절하여 염증 관련 유전자의 발현을 증가시킨다. 이는 적절한 수준에서 조직 손상을 복구하고 감염을 차단하는 데 필수적이다. 따라서 활성산소의 생성과 제거는 정교하게 균형을 이루어야 하며, 이 균형이 깨져 과도하게 생성되면 만성 염증과 조직 손상으로 이어질 수 있다.

활성산소는 과잉 생성될 경우 산화스트레스를 유발해 손상을 일으키지만, 정상적인 생리적 농도에서는 세포 기능에 필수적인 역할을 한다. 이러한 유익한 작용은 "필요한 산화스트레스" 또는 호르몬성 산화스트레스로 불린다.

주요 생리적 기능 중 하나는 세포 신호전달의 매개체 역할이다. 예를 들어, 과산화수소는 특정 단백질의 시스테인 잔기를 산화시켜 그 활성을 조절하며, 세포 성장, 증식, 세포자살과 같은 과정에 관여하는 신호 경로를 정교하게 조절한다. 또한, 갑상선에서 티록신 호르몬을 합성하는 과정에는 과산화수소가 필수적으로 사용된다. 면역 체계에서는 호중구와 같은 식세포가 침입한 병원체를 포식한 후, 활성산소를 대량으로 생성하여 미생물을 직접 살균하는 중요한 방어 기전으로 활용한다.

필요한 산화스트레스는 적응 반응을 유도하는 데에도 기여한다. 적당한 수준의 산화 스트레스는 세포의 내재적 항산화 방어 체계를 강화시키는 신호로 작용할 수 있다. 이는 운동 훈련 후 근육 세포에서 초과회복 현상이 일어나는 것과 유사한 원리로, 미래에 발생할 수 있는 더 강한 산화적 공격에 대비해 세포의 저항성을 높이는 효과를 낳는다. 따라서 활성산소는 단순한 유해 물질이 아니라, 생명 활동을 정상적으로 유지하기 위해 엄격하게 통제되어야 할 필수 분자라고 볼 수 있다.

지질 과산화는 활성산소가 세포막과 같은 생체막의 주요 구성 성분인 불포화지방산에 공격을 가해 일으키는 연쇄적 산화 반응이다. 이 과정은 주로 하이드록실라디칼과 같은 반응성이 매우 높은 활성산소가 지방산 사슬의 메틸렌기에서 수소 원자를 탈취하면서 시작된다. 수소 원자를 잃은 지방산은 지질 라디칼이 되며, 이는 곧바로 주변의 분자성 산소와 결합하여 지질 과산화 라디칼을 형성한다. 이 새 라디칼은 또 다른 불포화지방산에서 수소를 빼앗아 새로운 지질 라디칼을 만들고, 자신은 지질 과산화물로 안정화되는 연쇄 반응을 일으킨다.

이 반응의 최종 생성물인 지질 과산화물은 그 자체로도 반응성이 있지만, 금속 이온의 존재 하에 추가 분해되어 말론디알데하이드와 4-하이드록시노넨알과 같은 반응성 알데하이드를 생성한다. 이들 물질은 독성을 지니며, 주변의 단백질이나 핵산과 반응하여 그 기능을 손상시킬 수 있다. 지질 과산화의 직접적인 결과는 세포막의 구조적, 기능적 무결성이 손상되는 것이다.

지질 과산화가 세포에 미치는 주요 영향은 다음과 같다.

이러한 막 손상은 세포 소기관의 기능 장애를 초래하고, 최악의 경우 세포 사멸로 이어질 수 있다. 지질 과산화는 동맥경화증의 발병 기전에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있는데, 저밀도 지단백이 산화되면 대식세포에 포식되어 거품세포를 형성하며 혈관 벽에 플라크가 쌓이게 한다.

지질 과산화와 함께, 활성산소에 의한 주요 분자 수준의 손상 기전은 단백질 변성과 DNA 손상을 포함한다.

단백질은 아미노산으로 구성되며, 활성산소는 이 아미노산 잔기, 특히 시스테인, 메티오닌, 티로신, 히스티딘 등을 직접 공격한다. 이로 인해 단백질 사슬의 산화적 변성이 일어나며, 주요 형태는 카르보닐기의 생성이다. 변성된 단백질은 원래의 3차원 구조를 잃어 기능을 상실하며, 응집되어 비정상적인 덩어리를 형성하기도 한다. 이러한 변성 단백질의 축적은 세포 기능 장애를 유발하고, 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환의 병리와 깊이 연관되어 있다[6].

DNA 손상은 활성산소, 특히 하이드록실 라디칼이 DNA 염기나 당-인산 골격을 직접 공격할 때 발생한다. 가장 흔한 손상 유형은 구아닌 염기의 8번 위치가 산화되어 8-옥소구아닌(8-oxoG)으로 변하는 것이다. 이 변형된 염기는 복제 과정에서 아데닌과 잘못 짝을 이루어 G-C 염기쌍이 T-A 염기쌍으로 돌연변이를 일으키는 원인이 된다. 세포는 이러한 손상을 수리하기 위해 염기 절제 수리 등의 메커니즘을 가지고 있으나, 손상이 과도하거나 수리 체계에 결함이 생기면 돌연변이가 고정된다. 이 누적된 유전적 불안정성은 암 발생의 중요한 원인이 되며, 노화 과정을 촉진하는 요인으로도 작용한다.

산화스트레스가 지속되면 세포 노화를 촉진하고, 최종적으로 세포사멸이나 세포자살을 유도하여 조직 기능 저하와 노화 관련 질환을 일으킨다.

활성산소는 세포 노화의 주요 원인으로 작용한다. DNA 손상, 단백질 변성, 지질 과산화 등이 축적되면 세포의 기능이 점차 저하된다. 특히 텔로미어 단축를 가속화하고, 세포 주기 정지를 유도하는 p53 및 p16과 같은 노화 관련 단백질의 발현을 증가시킨다[7]. 이로 인해 세포는 더 이상 분열하지 못하는 노화 상태에 이르게 되며, 이는 조직의 재생 능력을 떨어뜨린다.

심한 산화 손상은 세포의 프로그램된 사멸인 세포자살 경로를 활성화한다. 주요 기전은 다음과 같다.

이러한 과정을 통해 세포는 체계적으로 제거된다. 그러나 만성적인 산화스트레스 하에서 과도한 세포자살이 발생하면, 신경퇴행성 질환이나 심혈관 질환과 같이 특정 조직의 세포 손실을 동반하는 질병으로 이어질 수 있다.

항산화 방어 체계의 핵심 구성 요소인 효소적 항산화제는 활성산소를 중화시키는 전문화된 단백질이다. 이들은 체내에서 지속적으로 생성되는 활성산소를 효율적으로 제거하여 산화스트레스를 예방한다. 주요 효소로는 슈퍼옥사이드 디스무타아제, 카탈라아제, 글루타티온 퍼옥시다아제가 있으며, 각각 특정한 활성산소 종류를 표적으로 삼아 연쇄적인 반응을 통해 무해한 물질로 전환한다.

이들 효소는 상호 보완적으로 작동한다. 먼저, 슈퍼옥사이드 디스무타아제가 미토콘드리아 호흡사슬 등에서 주로 생성되는 슈퍼옥사이드 라디칼을 과산화수소로 변환한다. 생성된 과산화수소는 두 가지 경로로 처리된다. 하나는 주로 퍼옥시좀에 위치한 카탈라아제에 의해 물과 산소로 직접 분해되는 경로이다. 다른 하나는 글루타티온 퍼옥시다아제에 의한 경로로, 이 효소는 과산화수소뿐만 아니라 지질 과산화 과정에서 생성되는 유기 과산화물도 환원시킨다. 글루타티온 퍼옥시다아제의 반응에는 환원형 글루타티온(GSH)이 공여체로 필요하며, 반응 후 산화된 글루타티온(GSSG)은 글루타티온 환원효소에 의해 다시 환원형으로 재생된다[8].

이러한 효소 시스템의 균형과 활성은 세포의 산화-환원 항상성을 유지하는 데 필수적이다. 각 효소의 활성은 필수 미네랄(예: SOD의 구리, 아연, 망간)의 존재에 의존하며, 유전적 변이나 영양 결핍으로 인해 기능이 저하되면 산화적 손상이 축적될 수 있다.

비효소적 항산화제는 효소의 작용 없이 직접적으로 활성산소를 제거하거나 다른 항산화 물질을 재생시키는 역할을 한다. 이들은 체내에서 합성되거나 식이를 통해 외부에서 공급받는다. 주요 비효소적 항산화제로는 비타민 C, 비타민 E, 글루타티온, 그리고 다양한 폴리페놀류 식물 화합물이 포함된다.

비타민 C(아스코르브산)는 수용성 항산화제로, 체액 내에서 활성산소를 직접 중화시킨다. 특히 비타민 E의 항산화 형태를 재생시키는 중요한 보조 역할을 한다[9]. 비타민 E(토코페롤)는 지용성 항산화제로, 세포막과 같은 지질 구조에 위치하여 지질 과산화 연쇄 반응을 차단하는 1차 방어선 역할을 한다. 체내에서 합성되는 글루타티온은 가장 풍부한 세포 내 비효소적 항산화 물질이며, 직접적인 소거 작용과 함께 글루타티온 퍼옥시다아제 효소 반응의 기질로도 사용된다.

식물성 식품에 풍부한 폴리페놀은 매우 다양한 구조를 가진 화합물 군이다. 플라보노이드, 카테킨, 안토시아닌, 레스베라트롤 등이 이에 속하며, 강력한 항산화 활성을 보인다. 이들의 주요 작용 기전은 다음과 같다.

이들 비효소적 항산화제들은 상호 협력 네트워크를 이루어 작용한다. 예를 들어, 산화된 비타민 E는 비타민 C에 의해 재생되고, 이 과정에서 산화된 비타민 C는 글루타티온에 의해 다시 재생되는 식이다. 따라서 균형 잡힌 식이를 통해 다양한 항산화제를 함께 섭취하는 것이 산화스트레스로부터의 보호 효과를 극대화하는 데 중요하다.

활성산소가 과도하게 생성되거나 항산화 방어 체계가 약화되어 발생하는 산화스트레스는 다양한 만성 염증성 질환과 퇴행성 뇌질환의 발병과 진행에 중요한 역할을 한다. 만성 염증은 류마티스 관절염, 염증성 장질환, 아테롬성 동맥경화증 등의 근본적인 병리 기전이다. 활성산소는 염증성 사이토카인의 생성을 촉진하고, NF-κB와 같은 주요 염증 신호 전달 경로를 활성화시켜 염증 반응을 지속시킨다. 또한, 활성산소는 조직을 직접 손상시켜 추가적인 염증 반응을 유발하는 악순환을 만든다.

퇴행성 뇌질환에서 활성산소는 신경세포 손상의 핵심 매개체이다. 알츠하이머병에서는 활성산소가 베타 아밀로이드 단백질의 축적과 타우 단백질의 인산화를 촉진하여 신경세포 내 신경섬유다발 형성을 가속화한다. 또한, 활성산소는 뇌세포의 지질 과산화와 미토콘드리아 기능 장애를 일으켜 에너지 생산을 방해하고 세포 사멸을 유도한다. 파킨슨병에서는 흑질의 도파민 생성 신경세포가 특히 활성산소에 취약하여, 활성산소에 의한 손상이 세포 사멸을 초래한다.

다음 표는 활성산소가 관여하는 주요 만성 염증성 및 퇴행성 뇌질환과 그 관련 기전을 요약한 것이다.

이러한 질환들에서 산화스트레스는 단순한 결과가 아니라 질환 진행을 촉진하는 원인 인자로 작용한다. 따라서 항산화 체계를 강화하거나 활성산소 생성을 억제하는 전략은 이러한 질환의 예방 및 치료를 위한 중요한 연구 대상이 되고 있다.

활성산소와 산화스트레스는 심혈관 질환, 당뇨병, 암을 포함한 여러 만성 질환의 발병과 진행에 중요한 역할을 한다. 이들 질환에서 산화스트레스는 공통적으로 관찰되는 병태생리학적 특징이다.

심혈관 질환에서 활성산소는 저밀도 지단백질(LDL)의 산화를 유도하여 동맥경화증의 시작을 촉진한다. 산화된 LDL은 혈관 내피 세포에 손상을 주고, 대식세포에 의해 포식되어 거품세포를 형성한다. 이는 혈관 벽에 플라크가 쌓이는 과정의 핵심 단계이다. 또한, 활성산소는 혈관의 이완을 담당하는 일산화질소(NO)를 비활성화시켜 혈관 수축과 고혈압을 유발한다. 심근 세포 자체에서도 과도한 산화스트레스는 세포 사멸과 심장 기능 저하를 일으킨다.

당뇨병에서는 고혈당 상태가 활성산소의 생성을 증가시키는 주요 원인이다. 포도당의 자가산화, 당화최종생성물(AGEs)의 형성, 그리고 미토콘드리아 기능 장애를 통해 다량의 활성산소가 생성된다. 이로 인해 췌장 베타 세포가 손상되어 인슐린 분비가 저하되고, 근육과 지방 세포에서 인슐린 신호 전달이 방해받아 인슐린 저항성이 악화된다. 또한, 활성산소는 당뇨병의 주요 합병증인 신병증, 망막병증, 신경병증의 발생 기전에도 관여한다.

암에서 활성산소의 역할은 이중적이다. 적정 수준의 활성산소는 세포 증식 신호를 전달할 수 있지만, 만성적인 과도한 산화스트레스는 DNA 손상을 축적시켜 돌연변이와 발암을 유발한다. 활성산소는 종양억제유전자를 불활성화시키거나 원암유전자를 활성화시킬 수 있다. 또한, 암 세포는 고유의 항산화 체계를 강화하여 생존을 도모하는 동시에, 주변 조직을 손상시키고 혈관신생을 유도하는 데 활성산소를 이용하기도 한다.

항산화 영양소는 식품을 통해 섭취할 수 있는 비효소적 항산화 물질로, 신체의 내재적 항산화 체계를 보완하는 역할을 한다. 주요 항산화 영양소로는 비타민 C, 비타민 E, 카로티노이드, 셀레늄, 그리고 다양한 폴리페놀 화합물이 포함된다. 이들은 각각 고유한 식이 공급원을 가지며, 상호 보완적으로 작용하여 산화스트레스로부터 세포를 보호한다.

비타민 C(아스코르브산)는 수용성 항산화제로, 주로 신선한 과일과 채소에 풍부하다. 대표적인 공급원으로는 감귤류, 딸기, 키위, 피망, 브로콜리 등이 있다. 비타민 E(토코페롤)는 지용성 항산화제로, 세포막의 지질 과산화를 방지하는 데 중요하다. 식물성 기름(해바라기씨유, 올리브유), 견과류(아몬드, 해바라기씨), 녹색잎채소 등에서 찾을 수 있다. 셀레늄은 항산화 효소인 글루타티온 퍼옥시다아제의 필수 구성 성분으로, 브라질너트, 해산물, 전곡류, 고기 등에 함유되어 있다.

카로티노이드와 폴리페놀은 식물에 널리 분포하는 식물 화학물질이다. 카로티노이드(예: 베타카로틴, 라이코펜, 루테인)는 당근, 고구마, 토마토, 시금치, 케일 등에 선명한 색을 제공한다. 폴리페놀은 매우 다양한 화합물 군으로, 플라보노이드, 안토시아닌, 카테킨, 레스베라트롤 등이 이에 속한다. 이들의 주요 식이 공급원은 다음과 같다.

균형 잡힌 식단을 통해 다양한 색깔의 채소와 과일, 전곡류, 견과류, 콩류를 충분히 섭취하는 것이 가장 효과적인 방법이다. 단일 보충제에 의존하기보다는 이러한 식품 전체를 섭취함으로써 다양한 항산화 성분 간의 상승 효과를 기대할 수 있으며, 다른 필수 영양소도 함께 공급받을 수 있다.

항산화 보충제는 식이로 충분히 섭취하기 어려운 경우나 특정 질환 상태에서 산화스트레스를 낮추기 위해 사용된다. 일반적으로 비타민 C, 비타민 E, 베타카로틴, 셀레늄 등이 단독 또는 복합으로 제조되어 판매된다. 일부 연구에서는 이러한 보충제가 심혈관 질환이나 특정 암의 위험을 낮추는 데 잠재적 효과가 있다고 보고했지만, 그 결과는 일관되지 않다.

반면, 고용량의 항산화 보충제 복용은 역효과를 일으킬 수 있다는 주의사항이 존재한다. 예를 들어, 고용량 베타카로틴 보충제는 흡연자의 폐암 발생 위험을 증가시킬 수 있다는 연구 결과가 있다[11] . 또한, 과잉 섭취는 신체의 자연적인 항산화 방어 체계의 균형을 교란하거나, 일부 화학요법 약물의 작용을 방해할 수도 있다.

따라서 항산화 보충제를 복용하기 전에 개인의 건강 상태, 식습관, 그리고 특히 흡연 여부 등을 고려해야 한다. 보충제는 균형 잡힌 식이를 대체할 수 없으며, 가능하면 항산화제는 과일, 채소, 전곡류 등 식품을 통해 섭취하는 것이 가장 바람직한 방법이다. 복용을 고려할 경우 의사나 영양사와 상담하는 것이 권장된다.

규칙적인 유산소 운동은 산화스트레스를 감소시키는 효과적인 방법이다. 적당한 강도의 운동은 신체의 내인성 항산화 방어 체계를 강화하여 효소의 활성을 높인다. 그러나 과도하고 장시간의 고강도 운동은 일시적으로 활성산소 생성을 급격히 증가시킬 수 있으므로, 개인의 체력에 맞는 적정 운동 강도와 시간을 유지하는 것이 중요하다.

흡연은 대표적인 산화스트레스 유발 요인이다. 담배 연기에는 수많은 자유라디칼과 산화제가 포함되어 있어 폐 조직을 직접 손상시킨다. 금연은 외부로부터의 활성산소 유입을 현저히 줄이는 가장 확실한 방법이다. 또한 과도한 알코올 섭취는 간에서 대사 과정 중 활성산소를 생성하고 글루타티온 같은 항산화 물질을 고갈시킬 수 있다.

충분한 수면과 스트레스 관리는 간접적으로 산화스트레스 완화에 기여한다. 만성적인 심리적 스트레스는 코르티솔 같은 스트레스 호르몬 분비를 증가시키고, 이는 염증 반응과 산화적 손상을 촉진할 수 있다. 규칙적인 수면은 세포의 재생과 복구 과정을 돕고, 명상이나 취미 활동과 같은 이완 기술은 스트레스 반응을 조절하는 데 도움을 준다.

환경적 요인을 피하는 것도 중요하다. 대기 오염 물질이나 농약, 중금속에 장기간 노출되는 것을 최소화하고, 자외선으로부터 피부를 보호하기 위해 자외선 차단제를 사용하는 것이 좋다.