노화란 무엇인가 - 2

앞의 포스팅에 이어서 노화현상의 이론에 대해서 설명하겠습니다.

 

노화시계이론(Aging clock theory)

모든 개체의 유전자 내에 일종의 생물학적 시계(biological clock, circadion clock)가 어떤 형태로든 내재되어 있다는 것으로 그 유전적 프로그램의 순서에 따라 개체의 발달(development)및 성장(growth) 그리고 노화(aging)가 일어나는 것으로 설명합니다. 이 유전적 프로그램에는 성숙한 개체로의 과정뿐 아니라 성숙한 개체에서 노쇠한 개체로의 변화과정도 포함하는 것입니다. 즉 노화의 시계가 유전형질의 본체인 염색체(chromosome)에 이미 프로그램화 되어 있다는 뜻입니다.

인간세포를 예로 들겠습니다. 세포가 50번 정도 분열했을 때 더 이상 분열이 일어나지 못하고 노화된 상태에 있다가 사멸하게 된다는 주장입니다. 실제 인체 세포를 젊은 세포와 늙은 세포로 나누어 배양했을 때 늙은 세포는 빨리 죽으며, 젋은 세포를 30번만 분열시키고 동결했다가 다시 배양할 경우, 해동한 후 20번 정도 더 분열한 후 죽는 것을 관찰할 수 있었다고 합니다. 또 Hela 세포와 같은 암세포(비정상적인 세포)는 적당한 조건으 맞춰줄 경우 무한히 지속적으로 분열할 수 있어나, 정상적인 세포는 어떤 종류이든 50회 정도로 분열하다가 그 이후는 모두 소실되어 버립니다.(생식세포 및 일부 줄기세포는 예외입니다.)

생물체에 발생(development)이 일어나는 과정이 유전자에 의하여 조절이 되듯이 노화가 일어나는 과정도 유전자의 조절을 받는다는 것입니다. 이것은 세포내 DNA에 노화 및 생체의 수명에 영향을 주는 부분이 존재하고 있음을 알려주는 것입니다. 뿐만 아니라, 노화의 시계가 면역계 및 내분비계에 상당한 영향을 주는 것으로 생각하고 있습니다.

 

크로스링크 이론(Cross-linkage theory)

식품, 음료수, 오염된 공기, 중금속, 체내 대사 생성물 등이 체내에 특히, 단백질과 단백질(protein to protein), DNA와 단백질(DNA to protein) 등과 같은 거대분자 사이에서 크로스링크를 형성하게 되는데 연령이 증가함에 따라 유동성이 감소하고 뻣뻣해(stiffness)지는 것은 결합조직 속에 크로스-링크 분자가 많이 생성되기 때문입니다. 이와 같이 생체내 거대분자의 교차결합(crosslink)은 생체 구조단백질의 구조적인 변화와 기능성 단백질의 활성 저하, 각종 신호전달체계의 오작동을 유도하여 여러 퇴행성질환의 원인으로 작용하게 됩니다.

당화반응(glycation)에 의한 수정체 크리스탈린(crystalline)단백질의 산화 및 응집(aggregation)은 백내장의 중요한 원인을 밝혀지고 있으며, 신장 사주체의 콜라겐이 당화반응에 의해 교차결합이 일어나는 경우 투과장애에 의한 신장 기능장애를 일으키는 것으로 알려지고 있습니다.

 

손상이론(Damage theory)

생명체는 살아가면서 계속적으로 여러 환경적 위해 요인에 노출되어 여러 손상을 입게 됩니다. 또한 외부의 요인뿐 아니라 생물체 자체의 에너지 생산과정에서 부산물로 생성되는 활성산소에 의해서도 여러 손상을 입게 됩니다. 이러한 손상은 대부분 생물체 내에 존재하는 수복(repair)과정을 통하여 복구가 가능합니다. 그러나 손상의 정도가 과도하고 수복이 제대로 일어나지 않을 결루 지속적으로 손상의 축적이 가해지게 되며, 세포막 지질이나 여러 단백질 등에 변성을 이르켜 그 기능을 저하시키고, 직접 혹은 간접적으로 DNA에 손상을 입히기도 하며, 미토콘드리아에도 영향을 미쳐 미토콘드리아의 기능 장애를 초래하기도 합니다. 인체 내의 복합적인 장애요인인 이와 같은 손상이 일생 동안 축적되어 복구가 불능일 때 노화의 가속이 일어나 사망에 이르게 한다는 이론입니다. 즉, 세포에 물리적 혹은 화학적 손상이 가해지면 유전자 복제, RNA 전자, 리보솜의 단백질 합성 등에 오류가 발생하게 되어 노화와 질병을 촉진한다고 보는 견해입니다. 실제로 노화가 일어나면서 나타나는 변화는 인간 질병의 큰 위험요소로 자리잡게 됩니다.

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위와 같은 노화이론의 견해의 주된 내용은 세포의 노화는 우리 몸에 어떤 식으로든 영향을 끼친다고 말할 수 있겠습니다. 그럼 노화가 진행됨에 따라 나타나는 신체의 변화를 다양한 방법을 통해 관찰하여 정리한 내용을 보겠습니다.

• 근육조직의 감소
  - 연령이 증가하면 신체 근육조직의 감소율이 증가합니다. 근육은 줄어들고 대신에 지방조직(adipose tissue)은 증가하는 경향을 보이는데, 노인은 전반적으로 근섬유의 수와 크기가 감소하면서 근육량(muscle mass)은 25세 때의 20~25%가 줄어듭니다. 근력(muscle strength)은 25세 이후로 매년 2%씩 감소합니다. 이와 같이 근력이 약해지는 것은 일부 근육이 죽고 근육세포의 수축 능력이 약해지는 탓입니다. 특히, 하지 근력(lower limb muscle strength)이 상지 근력보다 현저하게 저하가 일어납니다. 노화가 진행되면서 근세포가 위축되고 약화되면서 근력과 근 긴장도가 점차적으로 약해지고, 근육의 양과 근육대사율도 감소하게 됩니다. 또 근감소증(sarcopenia)이 심화되어 근육량이 급격히 감소하고 더불어 체내 수분량도 동시에 줄어듭니다.
• 골밀도의 감소
  - 신체 노화현상은 뼈의 밀도(density)를 감소시킵니다. 뼈 속에는 뼈를 생성하는 세포와 뼈를 파괴하는 세포가 동시에 존재하고 있는데 나이가 들면 뼈를 파괴하는 세포의 기능이 뼈를 생성하는 세포기능보다 우세하게 됩니다. 그래서 나이가 들수록 뼈는 얇아지고 관절의 탄력성은 감소하며 연골과 관절의 인대 기능 또한 저하하게 됩니다. 80세에 도달하기까지 남녀의 골밀도 감소를 예로 들면, 남자의 경우 평균 12%, 여자의 경우는 25%정도 감소했습니다. 골밀도 감소는 골다공증(osteoporosis), 골절, 신경통 등으로의 이환율 증가를 초래하게 됩니다. 골절율의 경우 남자는 9.5%, 여자는 27%로 나타나고 있어 여성에게 더욱 심각한 문제로 대두되고 있습니다.
• 단백질 생성의 감소
  - 성장기의 어린이는 단백질을 왕성하게 합성하여 인체가 성장하는데 사용하는 반면, 노인은 나이가 들어감에 따라 단백질의 사용이 줄어들기 때문에 자연히 단백질 합성율은 감소합니다.

 

<다음화에 계속>