| ###노화 관련 이론 ***장수비타민 --비타민 D http://blog.daum.net/shchang425/16888351 CR의 PPAR, FOXO, SirT1을 통한 노화제어기전 http://www.bioin.or.kr/upload.docmd=download&seq=8152&bid=report
## 노화유전자 프로그램설 + 비프로그램설 유력
세상에 태어나면 늙고 죽어가는 것, 이는 모든 생물에서 일어나는 자연의 섭리라 여겨져 왔다. 그렇기에 '영원한 젊음'이나 '불로불사'는 예부터 인류의 '이루어질 수 없는 '염원의 하나였다. 이집트 인들은 육체가 죽은 뒤에도 정신이 돌아와 회생할 것을 기대하며 미라를 만들었고 진시황은 불로초를 찾아 온 세계를 헤맸다. 그러나 노화와 죽음의 운명을 피할 수 있었던 사람은 하나도 없었다. 우리는 왜 늙고 죽는 걸까. 인간에게 정해진 수명이란 있는 걸까. 성경에 나오는 므두셀라는 9백 69년을 장수 했다고 하고 신문 해외토픽란에는 1백20세를 넘은 장수자가 등장하기도 한다.
반면 기원 전 인류의 평균수명은 18세 정도였으며 20세기 초반까지만 해도 미국인의 평균 수명은 49세에 불과 했다.
@1.세포는 영원히 산다
오늘날에는 평균 수명이 늘어나 선진국 대부분이 70-80세를 넘기는 것이 보통이다.
현재 우리나라사람의 평균수명도 남자 67세, 여자 74세에 이른다. 의학의 진보와 생활환경의 개선에 의해 인간이 1백20세, 1백50세, 혹은 2백세까지 살 수 있게 된다고 주장하는 학자들도 있다.
그러나 수명에는 어느 정도 선에서 한계가 있는 듯하다. 인간의 몸이 노화해버리기 때문이다.
늙으면 전신에 여러 변화가 나타난다. 우선 머리카락이 빠지고 하얗게 센다. 피부는 탄력성을 잃고 주름살이 늘어간다. 시력이 떨어지고 눈의 수정체가 흐려져 백내장을 일으킨다. 뼈가 약해지는 골조송증이 나타나기도 하고 혈관벽이 굳어져 동맥경화가 되기도 한다. 면역력도 떨어진다. 뇌의 신경세포수가 감소하고 알츠하이머병과 같은 증상도 나타난다. 이같은 노화현상은 불가역적이며 젊은 상태로 되돌아가는 것은 불가능하다. 그리고 노화는 죽음으로 이어진다.
그러나 모든 생물에서 노화와 죽음이 자연스런 현상인 것은 아니다. 세포차원에서는 영원히 살아가는 생물도 적지 않기 때문이다. 가령 세균이나 원생생물은 영원히 살며 단세포 생물은 죽는 쪽이 드문 경우에 속한다. 아메바나 세균은 노화가 일어나기 전에 자신의 복제를 끝없이 만들어 냄으로써 분열을 계속해간다.
인간의 세포에도 영원히 사는 세포가 있다. 암세포와 같이 돌연변이를 일으킨 세포가 그것이다. 1951년에 자궁암 환자에게 채취한 암세포는 배양기 속에서 아직도 증식을 계속하고 있으며 연구에 사용되고 있다고 한다. 세포를 제공한 여성환자는 물론 사망했다.
이렇게 세포에 영원히 살아가는 성질이 있을수도 있는데, 노화는 왜 일어날까
노화가 일어나는 원인을 설명하기 위해 지금까지 많은 학설들이 제창되었다. 이들을 대별하면 '프로그램설'과 '비프로그램설'로 나눌수 있는데, 서울대 의대 서유헌 교수(약리학)에 따르면 현재 학문적으로 인정받는 노화의 기전은 대부분 분자 생물학적 연구의 뒷받침을 받고 있다고 한다.
프로그램설에는 노화나 죽음은 미리 생물에 프로그램돼 있다고 본다. 비프로그램설에서는 갖가지 장해나 내부적 요인에 의한 작용이 축적돼 노화에 이른다고 생각한다.
비프로그램설과 프로그램설은 관점 자체가 다르다. 비프로그램설에서 제창되고 있는 각종 노화요인은 노화현상을 여러 측면에서 포착한 것이며 환경의 영향을 중시한다. 반면 프로그램설에서는 이들 현상의 근저에 있는 기본적인 것을 설명하려 한다.
그러나 각 학설들은 서로 배타적이 아니다. 오히려 일부씩을 보완하고 있다. 노화연구는 장님 여러명이 코끼리의 각기 다른 부분을 만져 얻은 결과를 모자이크해나가는 것과도 같다. 세포나 유전자 차원의 연구가 진척되면 양자는 어딘가에서 만날 수 있을 것이다.
@2. 유해산소설, DNA변화설, 교차결합설
--비프로그램설에서 노화를 가져오는 요인으로 꼽는 것중 미국과 일본 등지에서 최근 가장 주목받는 것은 '유해산소설'이다. 우리는 호흡으로 얻은 산소로 음식을 태우고 에너지를 얻는다. 산소는 최종적으로 환원돼 물이 되는데 이중 10%(또는 3-4%) 가량의 산소는 완전하게 환원되지 않고 과산화수소, 슈퍼옥사이드, 히드록시래디컬 등의 활성 산소가 돼 버린다. 활성산소는 반응성이 강하고 생체에 해를 미친다. 이 활성 산소가 노화를 일으킨다는 것. 또한 성인병과 각종 암의 발생 원인으로도 꼽히고 있다. 이 이론은 이미 1950년대 중반 미국의 덴햄 하먼이 산소자유기(oxygen free radical)이론으로 제안했다. 오랜 세월 무시당하던 이 이론이 최근 이를 뒷받침하는 다양한 연구결과가 나오면서 유력한 노화의 원인으로 떠오르고 있는 것이다. 유해산소 외에 인체안에서 생기는 과산화질소(페록시니트릴) 및 외적 요인, 즉 각종 약물, 화합물, 방사선, 환경오염물질 등에 의해서도 발생, 유전자의 손상을 가져 온다. 젊을수록 자유기에 대항하는 노화방지물질은 많지만, 나이가 들수록 현저히 줄어드는 것이 발견됐다.
--노폐물이나 스트레스의 축적으로 인한 생체기구의 손상이 노화로 이루어진다는 주장도 있다. 미국 유타대의 면역학자 레이 데이즈 교수는 사람의 몸속에 생기는 DHEA라는 호르몬이 질병으로부터 면역체계를 보호하는데, 이 호르몬의 양이 늙을수록 줄어든다는 것을 발견 했다. 이 또한 노화의 이유로 설명된다.
--DNA 변화에 의해 노화가 일어난다는 입장도 있다. 유전정보가 적힌 DNA는 세포가 분열할 때마다 복제된다. 이때 생기는 에러가 축적되거나 방사선이나 화학물질 때문에 DNA에 변화가 일어나면 이살한 단백질이 만들어진다. 이것이 노화를 가져온다는 것이다. DNA에서 RNA로 정보가 전사돼 단백질이 합성되는 과정에서도 에러가 일어나 이상한 단백질이 만들어질 가능성이 있다.
이와 관련, 일본 도호쿠대학 방사능연구부의 오노교수는 노화에 따른 DNA의 메틸화가 암을 일으킨다는 연구결과를 밝히기도 했다.
--콜라겐 등 단백질 분자간 결합이 노화를 가져온다는 '교차결합( cross link)설'도 상당한 지지를 얻고 있다. 콜라겐은 장기의 강도나 탄탄함, 탄력성 등을 정하고 있는 결합조직의 주성분이다. 결합조직은 나이가 들수록 굳어져서 탄력성을 잃어간다. 이는 콜라겐을 이루는 분자와 분자 사이에 결합이 생기기 때문이라고 여겨지고 있다. 이러한 결합이 개개 단백질 분자의 활동을 억제시켜 노화를 잃으킨다는 것이다. 연구진은 세포 밖에 있는 콜라겐의 노화가 세포 내부에 영향을 미치는 것으로 보고 있다. 동맥경화 골조송증 관절염 등 주요한 노인병에는 콜라겐이 관계하고 있다는 것. 오랜 시간이 지나면 금속이 녹이 스는 것과 마찬가지 이치다. 또 교차결합은 단백질분자 사이뿐 아니라 DNA와 단백질, DNA와 DNA 사이에서도 발생할 가능성이 있는데, 이러한 교차결합을 차단하는 효소만 발견하면 수명연장이 가능하다고 보는 학자들도 있다.
@3. 주목받는 노화유전자의 존재
사람의 세포는 일정 수명을 가지며 수명을 다할 경우 유전자적 사망프로그램에 따라 죽어간다는 것이 프로그램설이다. 프로그램설에서 최근 가장 주목되는 것은 '노화유전자'의 존재이다. 인간의 유전자 속에 수명이나 노화를 결정짓는 수명시계인 노화유전자가 존재한다는 것이다.
--90년대에 들어 세포는 낙엽이 지듯 능동적인 단백질 생합성과정을 통해 사망한다는 연구 결과가 속속 밝혀져 학계의 관심을 끌고 있다. 이 과정을 '아포토시스(apotosis)'라 하는데, 세포가 특정유전자들의 발현에 따라 스스로 분해돼 사라지는 과정을 겪는다는 것이다.
--현재 의학자들의 연구는 아포토시스를 유도하는 유전자를 찾아내는데 초점이 맞추어져 있다. 이런 유전자들의 발현을 막거나 유도함으로써 특정세포들의 사망을 지연시키거나 촉진시킬 수 있을 것이며 암과 AIDS, 노화등의 과제를 한꺼번에 풀 수 있을지도 모른다는 생각이다. 미국의 경우 국립암연구소를 비롯, 여러대학 연구진이 중심이 되고 있다. 지금까지 이런 유전자는 칼슘의존성 핵산내분비 효소, 아포토시스 유도 유전자 등 3-4 종류가 밝혀져 있다 한다.
--아포토시스는 '삶을 위한 죽음' 의 과정이라 볼수 있는데 가령 태아의 생성과정에서도 중요한 역할을 한다. 태아의 손은 생성 초기에는 손가락 구분이 없는 주먹 형태지만, 손가락들 사이의 세포들이 아포토시스 과정을 거쳐 스스로 죽음으로써 남은 부분이 손가락이 된다.
--노화유전자의 존재를 찾는 과정에서 미국립노화연구소 마이클 로즈 박사는 획기적인 전기를 마련했다. 그는 생식발달이 늦은 초파리만을 모아 교배하여 만들어낸 개량 초파리로 초파리 의 생명을 2배 연장 시키는데 성공 했을 뿐 아니라 이 초파리에서 장수에 관련된 유전자를 발견했다. 또 이 초파리는 자유기를 중화시키는 산화방지 효소를 보통초파리 보다 더 많이 생산하고 있음도 확인했다. 같은 연구소의 토마스 존슨도 노화를 결정하는 유전자 조작을 통해 회충의 수명을 70% 연장시키는데 선공했다. 그는 'Age-1'이라는 노화결정유전자인자가 없는 돌연변이 회충의 수명이 보통 회충보다 길다는 사실을 발견했다. 이 돌연변이 회충들은 모두 '노화방지 물질'이라는 화학물질을 체내에 다량 지니고 있었다. 이 회충이 노화결정유전자의 영향을 차단하는 방법을 찾아낸다면 이를 인간에게도 응용할 수 있다는 주장이다. 즉 인간의 노화촉진물질인 산소 자유기를 차단하는 방법을 찾아 낼 수 있다는 것이다.
--생물의 노화에는 그 구성요소인 세포자체의 노화가 관련돼 있다. 1961년 미국 생물학자 레너드 헤이플릭은 배양한 사람세포는 약 50번 분열하면 죽어버린다는 사실을 발견했다. 세포자체에 수명이 있었다는 것이다. 태아의 세포는 50번 분열할 수 있지만 40세된 사람의세포는 약 20회밖에 분열하지 않는다. 80세된 사람의 세포는 그보다 적게 분열한 뒤 죽어버린다. 이와같이 인간 개체의 노화와 세포차원의 노화는 일정 형태로 관계하고 있다고 보인다. 이같은 점은 유전에 의한 조로병인 베르너 증후군 환자를 통해 확인 할 수 있다. 이 환자에게서 얻은 세포는 같은 나이의 정상적인 사람의 세포보다 분열하는 회수가 적다.
@4. 암억제 유전자와 노화유전자의 관계
그러면 세포차원에서의 노화는 어떤 원인으로 일어나는 것일까. 역시 노화유전자의 존재가 중요한데 이는 특히 일본을 중심으로 한 암 연구에서 부각되고 있다.
암세포란 정상세포에 돌연변이가 일어나 무한으로 증식하게 된 세포를 말한다. 암세포는 주위조직을 흐트러뜨릴뿐 아니라 다른 부위까지 전이되며 죽지 않고 영구히 증식한다.
본래 노화하여 죽어야 하는 세포가 왜 불사의 생명을 가져버린 것인지를 해명하면 노화의 비밀을 캐낼수 있다.
1980년대 들어 암을 일으키는 유전자가 속속 발견돼, 유전자 차원에서의 암연구가 진행됐다. 그 뒤 세포가 암이 되는 것을 저지하는 유전자 '암억제유전자'가 발견됐다. 사람의 정상세포가 암세포가 되는 과정에는 이들 유전자가 관계하고 있다는 것이 밝혀졌다.
일본의 한 연구진은 배양세포를 사용, 사람의 세포를 영원히 살게 하는 과정을 연구하고 있다. 이들의 연구에 따르면 쥐 등의 세포에 SV40T등 강력한 암유전자를 넣어주면 세포는 무한대로 증식했으나 사람의 세포는 암유전자를 넣어도 결국은 죽어버렸다고 한다.
@5. 노화유전자는 자동차의 브레이크
결국 사람의 세포에는 불사화를 저지하는 강력한 메커니즘이 작용하고 있다는 이야기인데, 이것이 노화유전자의 역할이라는 것이다. 이들은 암억제유전자의 작용이 노화유전자의 작용과 공통된다는 점에서 노화유전자가 암억제유전자들 중에 있을지도 모른다는 가능성은 유력시 하고 있다.
비록 노화유전자는 아직 발견되지 않았으나 유전자 차원에서 노화현상을 해명하는 실마리는 보이기 시작하고 있다. 학자들은 노화 유전자가 한 종류가 아닌 것으로 파악하고 있다.
가령 세포가 50회 분열하면 수명이 다한다는 것을 정해놓은 유전자, 세포가 50회 분열하면 그 이상 분열하는 것을 멈추는 유전자, 노화한 상태를 보존하는 유전자 등 몇 종류의 유전자군이 있으리라는 추정이다. 노화유전자는 우성 유전자로 두쌍의 염색체에 들어있는 유전자 모두를 잃어버리지 않는 한 세포를 노화시킨다는 점도 밝혀져 있다.
노화연구에 종사하는 학자들은 노화 유전자의 실체를 파악하고 노화유전자를 무력하게 만드는 기술을 구사하게 되면 향후 수십년 안에 인간의 수명을 2백세까지는 늘릴수 있다고 자신하고 있다.
그러나 원생세포는 영원히 사는 능력을 가진 반면, 진화된 생물만이 죽음을 맞는다. 영원히 증식할 수도 있는 세포를 노화유전자가 강력한 활약으로 노화시키는 것이라고 한다면 그 이유는 늙고 죽어가는 것이 생명의 자연스런 모습이기 때문은 아닐까. 노화연구는 생명의 본질을 추구하는 연구다.
##보통사람보다 빨리 노화를 일으키는 질병이 있어 노화 연구에 도움을 주고 있다. 조로병으로는 베르너 증후군, 프로게리아, 랙스 커티스 등이 있는데 각기 조금씩 다른 특징을 지닌다.
--프로게리아에 걸린 남아공의 16세 소년 프린지 게링거는 자신의 81세된 할머니와 함께 정부가 주는 노인 연금을 받고 있다. 프란지는 이미 돌 때 머리가 빠지고 주름살이 생기기 시작했다. 전문가를 찾아간 결과 프로게리아라는 희귀한 조로병에 걸렸음이 밝혀 졌다. 16세된 그의 모습과 목소리는 노인과 같다. 머리카락은 하나도 없고 피부는 얇은 양피지 같으며 그의 목소리는 노인의 목소리처럼 울린다. 키는 125cm, 몸무게는 15kg에 불과하다. 프로게리아는 8백만명중에 한명씩 나타나는 희귀병으로 매년 10세씩의 나이를 먹게 한다. 의학적으로 프란지는 160세가 된 것이다. 그는 연금을 처음 받은날 흥분한 나머지 3일 뒤에 지금까지 겪은 중 가장 심한 심장마비를 일으켰다. 프란지는 학교에 다니는 게 무리가 돼 자퇴하고 좋아하는 동물들과 함께 지내고 있다. 15세 때 더 이상 스트레스를 감당하지 못해 학교를 포기해야 했는데, 그때까지 그는 공부를 좋아 했으며 학급에서도 우등생이었다고 한다. 공차기를 하고 달리기를 하는 대신 매일 20개의 위궤양 약을 먹으며 심장병 류머티즘 저혈압으로 고생하고 있다. 그가 나을 가능성은 20%도 되지 않는다고 의사들은 말하고 있다. 세계에는 같은 병을 앓는 환자가 모두 23명 있다고 한다.
--랙스 커티스라는 조로병으로 고통받고 있는 브라질의 한 가족이 있다. 이 병은 유전적 이상으로 일어나며 결합조직에 전반적인 문제를 일으킨다. 성별에 관계없이 나타나며 불치병이지만 생명에는 특별한 지장이 없다. 어머니인 마리아 호세산토스는 33세지만 70세나 80세쯤 돼 보인다. 그는 10명의 자식 중 11세, 13세, 그리고 갓 돌이 된 아기 세명에게 이 병을 옮겼다. 이 병은 감염된 환자의 피부에만 증상이 나타나는 데, 태어날 때부터 노인같은 주름살은 가지게 된다. 그러나 10세때 30세처럼 보였다고 해서 50세때 150세처럼 보인다는 뜻은 아니다. 얼굴과 팔 뱃가죽이 늘어지고 주름지는 특징을 보인다. 기관지와 심장의 기형을 일으킬 수도 있다. 아직 이병에 걸린 사람들의 기대 수명은 밝혀지지 않고 있다.
#참고: http://www.antiaging-systems.com/qanda.htm 시력관련 http://blog.daum.net/shchang425/17041805 epigenetics/DNA메틸화 http://www.bioin.or.kr/board.donum=189561&cmd=view&bid=tech&cate1=&cate2=&s_key=&s_str=&page=1&sdate=&edate= GH http://www.hormone75.co.kr/hormone_2.html |
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