노화가 진행되는 이유는 무엇일까요?  이 문제는 인류가 가장 많은 관심을 가지고 있고, 또한 노화를 극복하기 위한 수많은 노력을 위한 가장 중요한 풀어야할 문제임에 분명합니다.

현재 이를 설명하기 위한 이론이 수십 가지가 제안되었으나 완벽한 이론은 아직까지 없다고 할 수 있습니다.

일반적인 관점에서 과학자들은 노화가 종(specie)의 지속적인 생존을 위한 장치라고 믿고 있습니다.  종의  관점에서 보면 가장 중요한 시기가 출산을 할 수 있는 시기입니다.  그렇기 때문에 종의 관점에서는 40세를 넘으면 생존의 의미가 크게 없다고 할 수 있습니다.  그래서, 그 이후에는 많은 인체의 기능들이 감퇴되기 시작합니다.

우리가 나이를 먹는 이유는 무엇일까요?  현재 제시되는 세포 및 분자생물학적인 이론들은 크게 노화가 이미 프로그램되어 있다고 보는 프로그램 이론(programmed theory)과 내외의 충격의 축적에 의해서 진행된다는 사고 이론(accidental theory)으로 나뉩니다.  프로그램 노화 이론은 인간의 발생과 성장이 생물학적 "시계(clock)"에 의해 지배를 받으며, 이 시계가 정해진 시기가 되면 우리 몸에 여러가지 변화를 일으킨다는 것입니다.  예를 들어 시력이 노안으로 바뀌고, 뼈에서는 칼슘이 빠지며, 귀가 어두워지고, 폐의 용량이 감소하는 등의 변화가 그것입니다.  그에 비해 사고 이론은 여러 가지 형태의 인체 내외부의 충격이 쌓이고 쌓여서 늙어간다는 것으로, 대표적인 예가 유리기 라디칼(free radical)또는 일상 생활에서의 DNA 손상입니다.

현재까지 제안된 노화이론들이 여러 가지가 있지만, 그 중에서도 현재 앞으로 설명하는 몇 가지 정도의 이론이 가장 폭넓은 지지를 받고 있습니다.  이들 각각이 노화의 전과정을 설명하고 있지는 않지만, 이들이 노화의 일정 부분들을 각각 설명하고 있다는 것에는 과학자들의 의견이 일치합니다.  간단히 노화의 이론들을 정리해 보겠습니다.  앞의 4가지 이론(마모이론, 신경호르몬 이론, 유전자 조절이론, 유리 라디칼 이론)이 보통 많이 받아들여지고 있는 이론이며, 그 뒤의 이론들은 아직까지는 근거가 약하다고 할 수 있습니다.



마모이론 ("Wear and Tear")

독일의 생물학자인 오거스트 와이즈만에 의해서 1882년에 처음 제안된 이론입니다.  그는 인체와 인체를 구성하는 세포들이 과다하게 사용되면서 조금씩 손상이 된다고 보았습니다.  간, 위, 신장, 피부 등의 여러 기관들은 식사를 할 때 섭취되는 여러가지 형태의 독(toxin)과 환경에 의해서 마모가 진행이 되는데 지방과 당(sugar), 카페인, 알코올과 니코틴의 과다 섭취, 태양의 자외선 손상, 그리고 여러 가지 형태의 물리적, 감정적인 스트레스가 이러한 마모의 원인이라는 것입니다.  마모이론은 기관 뿐만 아니라 세포 수준에서도 일어납니다.

설령 담배를 피우지 않고, 소주 한 잔도 걸치지 않으며, 태양에 노출도 시키지 않고, 자연 식품만 먹는다고 해도 우리 몸은 사용하는 것 만으로 마모가 됩니다.  그렇지만, 몸을 남용한다면 마모의 과정이 더욱 빨라지지요. 그러므로 나이가 들수록 인체의 세포들이 이런 변화에 민감해집니다.

젊었을 때에는 우리 몸이 가지고 있는 여러 형태의 수리(repair) 시스템이 잘 동작을 하기 때문에 이러한 마모에 잘 대처를 합니다.  젊었을 때에는 전날 밤에 과음을 하거나 폭식을 하여도 다음 날 비교적 쉽게 회복을 하지만, 나이가 들어서는 어려워지는 것을 경험하는 경우가 많습니다.  나이가 들수록 우리 몸의 수리 기능은 점점 그 능력이 떨어집니다. 그렇기 때문에, 나이 든 사람들은 그들이 젊었을 때에는 아무렇지도 않았을 질병에 걸려서도 죽음에 이를 수 있게 되는 것입니다.

이 이론은 적절한 건강식품이나 영양보충 등과 같은 치료법을 통해 우리 몸의 수리 기능을 자극하고, 마모를 막는 대처 방법이 노화를 늦추는데 도움이 된다는 이론적인 근거가 됩니다.  마모의 개념 자체는 개인별로 편차가 있을 것입니다.  개개인의 생활습관과 특성에 따라 적용할 수 있는 노화방지의 방법도 여러 가지가 있다고 볼 수 있습니다.



신경내분비 이론 (Neuroendocrine Theory)

블라디미르 딜란이 처음 제시한 이론으로 신경내분비 시스템에 초점을 맞추어 노화의 과정을 설명하고 있습니다.

신경내분비 시스템은 호르몬의 분비와 다른 중요한 신체기능을 지배하는 여러 생화학물질들의 복잡한 네트워크를 의미하는 것으로, 젊었을 때에는 호르몬들이 외부의 온도차이, 다양한 환경의 변화, 성생활의 수준 등을 적절하게 조절하기 위해 상호협조가 잘 이루어집니다.  우리 신체에는 여러 가지 기관들이 서로 다른 여러 호르몬들을 분비하고 있지만, 이들 호르몬의 분비는 대부분 뇌의 중앙에 위치한 호두 크기 정도의 '시상하부(hypothalamus)'가 조절을 합니다.

시상하부는 다양한 연쇄반응을 일으킵니다.  우리 몸의 기관들이 호르몬을 분비하게 하고, 이 호르몬들은 또 다른 호르몬의 분비를 촉진시키며, 이를 통해 우리 몸이 여러 가지 형태의 반응을 일으키도록 합니다.  시상하부는 체내 호르몬의 농도에 의해 반응을 하며, 이를 통해 호르몬의 여러 활동을 조절하는 역할을 합니다.

젊은 사람의 경우 호르몬의 농도가 높게 유지되는 경향이 있으며, 특히 성욕이 왕성하고 여자의 경우 월경주기가 잘 지켜집니다.  그러나, 나이가 들수록 전반적으로 호르몬의 농도가 점차 감소하며 여러가지 활동에 장애를 가져오게 됩니다. 성장호르몬(growth hormone), 테스토스테론(testosterone), 갑상선호르몬(thyroid hormone) 등이 나이가 들수록 감소하며, 이로 인한 근육 형성의 저하로 나이든 노인들의 경우에는 몸무게가 많이 나가지 않더라도 지방:근육의 비율이 높아지게 됩니다.

호르몬은 우리 몸의 여러 기능을 수리하고 조절하는데 중추적인 역할을 합니다.  나이가 들면서 호르몬의 분비가 감소하면 우리 몸의 수리와 조절 기능에도 문제가 발생하게 됩니다.  또한, 호르몬의 분비는 여러 가지 형태의 상호작용을 동반하는데, 한 호르몬의 분비가 줄게 되면 전체 기전의 피드백 효과로 인해 다른 기관에서의 호르몬 분비를 촉진하지 못하여 연쇄적인 호르몬 분비의 감소를 가져옵니다.

이런 이유로, 항노화의학에서 '호르몬 대체요법(hormone replacement therapy)'을 중요하게 생각합니다.  호르몬 대체요법을 통해 신체의 호르몬 분비를 젊었을 때에 가깝게 회복을 시키면 여러 가지 형태의 노화 현상을 막을 수 있다는 근거가 여기에서 나옵니다.  물론 부작용도 많을 수 있기 때문에 적절한 검사를 통해 꼭 필요한 경우에만 처방을 해야할 것입니다.



유전자 조절 이론 (Genetic Control Theory)

유전자 조절 이론은 우리 몸의 DNA에서 이미 유전적 정보를 통해 노화가 프로그램되어 있다는 이론입니다.  사람은 누구나 자신만의 유전자 코드를 지니고 태어납니다.  이 유전 정보에는 여러 형태의 신체적, 정신적인 기능의 경향이 기록되어 있습니다.  또한, 노화와 관련해서도 사람에 따라 보다 빨리 늙거나 더 오래 살아갈 수 있는 유전적인 정보가 전달됩니다.

극단적으로 말한다면 우리는 이미 조금씩 자신을 파괴하도록 만들어진 기계와도 같은 존재입니다.  몸속에 지니고 있는 생물학적 시계는 계속 마지막을 향해서 움직이며, 이 시계가 멈추는 순간 죽음에 이른다는 이론입니다.

그렇지만, 유전자 시계의 시간에 변화를 줄 수 있는 여지는 얼마든지 있습니다.  항노화의학에서 이와 관련한 접근방법은 DNA가 조금씩 파괴가 되는 것을 막고, 수리되는 기전을 복구하거나 보호하는 여러가지 치료와 관리를 통해서 유전적으로 정해져 있는 운명을 조금이나마 조절할 수 있을 것으로 보고 있습니다.



유리 라디칼 이론 (Free Radical Theory)

1954년 R. Gerschman이 처음으로 소개를 하고, 네브라스카 주립대학의 Dr. Denham Harman이 발전시킨 이론입니다.  "유리 라디칼"이라는 것은 일반적인 분자가 유리 전자를 가지게 된 것으로, 이로 인해 다른 분자와 강하게 반응을 하고, 유해한 영향을 미치게 됩니다.

일반적인 분자는 전기적인 전하가 균형을 이루고 있습니다.  원자가 전자를 잃게 되면, 잉여 전자를 가지고 있는 원자와 결합하여 전기적으로 안정을 이루려고 하는 경향이 있습니다.  그에 비해 유리 라디칼은 잉여 전자가 있기 때문에 음전하를 띠게 되고, 이러한 전기적인 불균형이 다른 분자와 결합하여 전자를 공여하여 자신이 전기적인 균형을 이루려는 성향이 강합니다.  이 과정에서 새로운 유리 라디칼 분자들이 연쇄적으로 생기게 되고, 이로 인해 조직의 파괴가 일어납니다.

이러한 유리 라디칼이 인체에 꼭 부정적인 영향만 미치는 것은 아닙니다.  유리 라디칼이 없다면 에너지를 만들거나, 면역반응을 일으키고, 신경의 전기적인 신호의 전달, 호르몬의 합성 심지어는 근육의 수축도 불가능합니다.  그렇지만, 유리 라디칼은 세포막을 파괴하고 리포푸신(lipofuscins)과 같은 대사 노폐물을 만들어냅니다.  과도한 리포푸신은 나이가 들어갊에 따라 피부에 침착되어 거뭇거뭇한 반점을 만들어내는데, 이것이 바로 소위 "검버섯"이라고 하는 것입니다.  리포푸신이 침착된다는 것은 세포의 파괴로 인한 과도한 대사 노폐물이 쌓였다는 것을 의미합니다.  리포푸신은 DNA와 RNA의 합성을 방해하고, 단백질의 합성을 저해하여 우리 몸의 에너지 수준을 저하시키고 동시에 근육의 합성을 방해합니다.  또한, 우리 세포의 재생능력에도 부정적인 영향을 미치고 우리 몸에 필수적인 화학반응에 관여하는 세포 효소를 파괴합니다.

유리 라디칼에 의한 세포 손상은 태어날 때부터 시작되어 죽을 때까지 지속됩니다.  젊었을 때에는 그 효과가 비교적 적게 나타나는데, 이는 우리 몸의 재생기능이 원활하게 작동하기 때문입니다.  나이가 들어가면서 조금씩 쌓인 유리 라디칼에 의한 손상이 나타나기 시작하는데, 세포 대사의 이상, 돌연변이 세포의 증가, 이로 인해 암의 발생과 죽음으로 이어집니다.  또한, 유리 라디칼은 콜라겐(collagen)과 일래스틴(elastin)을 공격합니다.  이들은 우리 피부의 습도와 탄력, 부르러움 등을 유지하는 핵심 물질들인데 이로 인해 나이가 들면서 얼굴에 주름살이 많아지고, 탄력이 떨어지게 되는 것입니다.

유리 라디칼의 생성에는 산소를 빼놓고 생각할 수가 없습니다.  산소 자체가 유리 라디칼의 형태를 취하기 때문에 우리가 숨을 쉬고 운동을 하는 것만으로도 유리 라디칼은 증가하고 노화가 진행됩니다.  이런 이유로 산화과정을 막아주는 치료가 항노화의학에서 중요하게 생각되는 것입니다.  산화를 막는 물질들을 항산화물질(antioxidants)이라고 하며, 대표적인 쳔연 항산화물질로는 비타민 C, E, 베타카로틴(비타민 A를 만들 때 이용되는 물질) 등이 있습니다.  OPCs(Oligomeric proanthrocyanidin complex)후라보노이드(flavonoid)로 분류되는 특화된 항산화물질입니다.  이 물질은 식물에서 쳔연적으로 얻을 수 있으며, 곰팡이 독성물질, 환경적 스트레스 등에 대한 방어작용이 탁월합니다.

유리 라디칼 손상을 막아주는 또 다른 물질들로는 유리 라디칼 청소부(free radica scavenger)라고 불리우는 것들이 있습니다.  이들은 유리 라디칼을 찾아내서 이들이 유해한 작용을 하기 전에 결합을 하여 세포 손상을 막아줍니다.  여러 종류의 비타민과 미네랄 등이 이러한 역할을 하는데, 여기에 대해서는 향후 시간이 되면 따로 정리를 해 볼 예정입니다.



노폐물 축적 이론

살아가는 동안 세포들이 처리할 수 있는 용량을 넘어서는 노폐물을 점점 더 많이 만들어내게 되고, 이러한 노폐물에 포함된 다양한 독성물질 들이 일정수준 이상 쌓이게 되면 정상적인 세포의 기능을 방해하게 되어 결국 세포를 죽이게 된다는 이론입니다.

이 이론을 지지하는 증거로는 노폐물로 유명한 리포푸신(lipofuscin)의 존재를 들 수 있습니다.  인체의 핵심 기능을 담당하는 신경과 심장근육세포에서 가장 쉽게 찾을 수 있으며, 리포푸신은 세포 내의 지방과 단백질의 복잡한 반응을 통해 형성됩니다.  이렇게 형성된 노폐물이 작은 과립의 형태로 축적이 되고 크기가 나이가 들면서 점점 커지게 되어 만들어지게 됩니다.



세포분열 제한 이론

세포분열의 수는 세포 노폐물의 축적에 직접적인 영향을 받습니다.  노폐물이 많이 쌓이면 그만큼 세포는 빨리 퇴행성 변화를 일으킵니다.  일반적인 닭은 보통 12년 정도의 수명을 가지는데, 프랑스 외과의사인 Dr. Alexis Carrel은 닭의 심장조직을 생리식염수에 미네랄의 농도를 닭의 혈액과 동일하게 맞추어 섞은 뒤에 28년 동안이나 살아있는 상태로 보관할 수 있었다고 합니다.  그래서, 그는 노폐물을 매일 같이 처리한 것이 이러한 결과를 가져왔다고 믿었습니다.

이 이론은 세포생물학자인 Dr. Leonard Hayflick에 의해서 상당수 비판을 받았는데, 그는 Carrel이 신선한 세포들을 노폐물을 처리하는 과정에 추가되었다는 의혹을 제기하였습니다.  그럼에도 불구하고 노폐물과 세포분열의 제한이 노화 과정에 기여한다는 이론은 여전히 상당한 지지를 받고 있습니다.



Hayflick 제한 이론

1961년 Dr. Hayflick과 세포생물학자 Dr. Moorhead가 배양된 인간세포를 통해 세포의 노화를 시연해서 유명해진 이론입니다.  Hayflick은 노화과정이 각각의 세포가 가지고 있는 생체시계에 의해서 조절된다고 보았습니다.  그는 인간의 폐, 피부, 근육과 심장에서 채취한 섬유모세포(fibroblast)가 제한된 수명을 가지고 있다는 것을 보여주었는데, 1년동안 약 50번 정도의 세포 분열을 한 뒤에 더 이상의 세포분열이 이루어지지 않았습니다.  여기에 영양이 세포분열의 속도를 조절하였는데, 많은 영양이 공급된 세포가 1년동안 50번의 세포분열이 이루어진데 비해, 영양이 부족하게 공급된 세포들은 최대 3년의 시간에 걸쳐 50번의 세포분열을 하였습니다.  세포의 퇴화와 변형은 최대 분열이 이루어지기 이전에 이미 시작되었으며, 세포내기관과 세포막, 유전자 등의 변화가 가장 컸습니다.

이 이론은 향후에 설명한 텔로머레이즈(telomerase) 이론에 의해 극복이 되었으며, 최근의 나노기술과 복제기술, 줄기세포 연구의 발달로 이 이론의 상당 부분이 도전받게 되었습니다.



죽음호르몬(Death Hormone) 이론

다른 세포들과는 달리, 뇌세포와 신경세포는 재생이 되지 않습니다.  태어날 때 가지고 있는 수에 비해 약 10% 정도가 일생동안 사멸을 하는데, 하버드 대학의 내분비내과 의사였던 Dr. Donner Denckla는 뇌하수체에서 분비되는 죽음호르몬(death hormone) 또는 DECO(DECreasing Oxygen consumption hormone)가 이러한 신경세포의 감소에 영향을 미친다고 주장하였습니다.  그의 이론은 쥐의 뇌하수체를 제거하는 실험에 의해 주장되었는데, 면역기관이 다시 활력을 되찾고, 세포들의 크로스링킹(cross-linking)의 속도가 감소하며, 심혈관계의 기능이 정상화 되었습니다.  Denckla는 우리가 나이가 들면서 뇌하수체가 DECO를 분비하게 되고, 이들이 음식물을 에너지로 전환하여 세포의 기초대사율을 조절하는 갑상선 호르몬이 세포에 미치는 영향을 방해한다고 생각하였습니다.



흉선자극(Thymic-Stimulating) 이론

흉선(thymus)은 흔히 면역기관의 대통령 분비샘이라고 불립니다.  흉선의 크기는 태어날 때 약 200~250g 정도인데, 60세 정도에는 3g 정도로 현저하게 감소합니다.  과학자들은 이러한 흉선의 퇴화가 인체의 면역시스템을 약화시켜 노화과정에 관여하는 것으로 보고 있습니다.

일부의 연구에서는 흉선인자(thymic factor)가 흉선을 가지지 않은 상태로 태어난 어린아이의 면역시스템을 회복시키는데 도움이 된다는 것이 밝혀졌고, 노인들의 약화된 면역시스템을 강화시키는데에도 관여한다는 것도 보고되었습니다.  흉선호르몬은 그 밖에도 뇌의 신경전달물질과 여러 내분비 호르몬의 분비를 자극하고 조절하는 역할도 합니다.  이는 흉선이 단순히 면역기능에 대한 조절능력 뿐만 아니라 노화과정 자체에 대한 조절 기능도 할 가능성이 있음을 시사합니다.


 


WRITTEN BY
하이컨셉
미래는 하이컨셉, 하이터치의 세계라고 합니다. 너무 메마르고 딱딱한 이야기보다는 글로벌 시대에 어울리는 세계 각국의 이야기, 그리고 의학과 과학을 포함한 미래에 대한 이야기의 세계로 여러분을 초대합니다.

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