스트레스에 의한 세포노화

스트레스에 의한 세포 노화

김진국

생물은 몸체의 부위에 따라 세포 분열을 하는 세포도 있고 세포 분열을 하지 않는 세포도 있다. 신경 세포(뉴런), 표피세포 등과 같이 고도로 분화된 조직의 세포는 분열하지 않는다. 그런데 세포는 오래되어 노화되거나 손실이 일어나면 세포수를 보전해 주어야 한다. 예를 들어 표피세포가 손실되면 표피세포의 기저부에 있는 줄기세포가 분열하고 분화되어 표피세포로 된다. 그리고 세포분열 주기도 동물 종류나 조직의 종류에 따라 다르다. 개구리의 초기 배아(약 30분), 효모세포(1.5 - 3시간), 장의 상피세포(12시간), 배양한 포유동물 섬유아세포(20시간), 인간의 간세포(1년) 등이다.
동물 발생과정에서는 세포분열이 빠르며, 소화기관 중에서 위와 같이 산성 환경에 노출된 위벽 상피세포는 손상되므로 2-3일에는 새로운 세포로 교체되어야 한다. 그래서 장의 상피세포는 12시간마다 새로운 세포가 생성되어 채워지는 것이다.
이와 같이 세포 수명은 세포가 처한 환경에 따라 다르다.
그런데 사람이 젊게 그리고 오래 살려면 세포가 수명이 길어 세포분열이 적게 일어나야 하고 필요할 때 정상으로 분열되어 손상된 세포는 제거하고 새로운 세포를 공급하는 신진대사가 잘 이루어져야 한다. 신진대사가 잘 일어나기 위해서는 알맞게 몸을 움직여 일을 해야 하고 운동해야 한다. 스트레스가 무서워 몸과 마음을 사용하지 않으면 우리 몸의 각 기관은 퇴화하기 때문이다.
세포분열을 하는 세포는 수십 회에 걸쳐 분열한다. 이 과정에서 유전 정보를 담고 있는 염색체는 분열하기 전 2배로 늘어난다. 염색체가 2배로 늘어나 분열을 할 때마다 염색체 끝부분에 있는 텔로미어의 길이가 짧아지는데 세포 분열 횟수가 많이 진행되어 텔로미어의 길이가 너무 짧아지면 세포분열이 일어나지 않는다. 세포분열이 일어나지 않으면 조직에 필요한 새로운 세포가 공급될 수 없으므로 조직이 정상적으로 작용할 수 없는 노화 현상이 일어나는 것이다. 세포분열로 염색체의 텔로미어가 짧아진다는 것은 분열하는 어떤 세포가 분열할 때 무한정 세포분열을 할 수 있는 것이 아니고 분열할 수 있는 횟수가 일정하게 정해져 있다는 것을 의미한다.
텔로미어란 염색체 양 끝의 말단 부위를 의미한다. 짧은 길이의 유전자 조각이 반복된 구조로 이루어져 있다.
그렇지만 생식 세포인 정자처럼 무수히 세포 분열하는 경우는 텔로미어의 길이가 짧아지는 것을 방지하기 위한 텔로미어를 만드는 효소인 텔로메라제가 있어 텔로미어가 계속 생성되어 작용한다. 생식 기관, 조혈 기관, 피부와 같이 세포 분열이 왕성한 조직에서는 텔로메라제의 작용으로 텔로미어가 줄어들지 못하게 하는 역할을 한다. 따라서 분열 조직 세포에서 텔로메라제의 활성도가 낮아졌다면 텔로미어의 길이가 짧아졌음을 의미한다.
일반적으로 텔로미어는 세포가 분열함에 따라 길이가 짧아지기 때문에 그 길이가 세포의 생물학적 나이를 알려 준다.
스트레스는 세포 수명을 단축한다고 알려져 있다.
세포의 수명이 단축되면 세포는 다시 분열하여 새로운 세포를 생성해야 한다. 세포의 생명이 단축되어 빨리 분열하면 염색체의 텔로미어가 짧아지는 기간이 단축되므로 조직의 노화가 빨라지고 사람의 생명이 짧아지는 것이다.
스트레스를 받으면 우리 몸은 스트레스를 극복하는 방향으로 반응한다. 예를 들어 우리 몸이 얼음과 같은 차가운 자극을 받았다면 몸속에서는 열을 발생하여 공급하며 피부에서는 피부를 수축하고 털을 세워 열의 방출을 막고, 피부 근처의 혈관을 수축하여 열의 방출을 막아 체온을 일정하게 유지한다. 이를 위해서는 포도당과 산소를 공급하여 에너지를 생산하고 근육이 작용하도록 해야 한다.
즉 스트레스를 받으면 간뇌와 연수의 명령으로 자율신경이 작용하고 호르몬이 분비되어 몸이 긴장되고 심장과 폐가 활발히 운동하며 포도당의 생성하도록 한다.
인체가 스트레스를 받으면 일어나는 기작은 구체적으로 다음과 같다.
우선 교감신경계와 부신피질 자극 호르몬이 활발하게 작동한다.
스트레스를 받아 교감신경이 작용하면 교감신경 끝에서 아드레날린이 분비되는데 아드레날린은 호흡수와 심장박동을 증가시켜 포도당과 산소를 근육과 뇌로 보낸다. 한편 노르아드레날린 호르몬은 뇌의 감각 중추를 자극시켜 인체가 스트레스를 어느 정도 대응할 수 있도록 도와준다.
뇌하수체 전엽에서는 부신피질 자극 호르몬이 분비되어 신장(콩팥) 위에 붙어있는 부신(아드레날린선)을 자극하면 피질에서 당질 코르티코이드가 분비되고 수질에서 아드레날린이 분비되어 글리코겐을 분해하여 혈당을 높여 에너지를 공급함으로써 스트레스를 해소하게 한다.
다음으로 베타 엔도르핀이라는 신경 펩티드가 혈액 속에 많이 흐르게 되는데 스트레스로 인한 고통을 줄여준다.
스트레스의 강도가 너무 높고 기간이 길어지면 뇌하수체에 영향을 미쳐 부신피질 자극 호르몬 량이 많이 분비된다. 부신피질 자극 호르몬이 부신피질에 작용하면 당질 코르티코이드와 수질에서 아드레날린이 분비되어 혈액의 포도당 농도를 높이고 수질의 안드로겐이 분비되어 피부의 피지선을 자극하여 지방의 분비를 촉진하는데 이런 상황이 장기간 계속되면 활성산소가 발생하여 산화 스트레스를 일으킨다는 사실은 밝혀졌다.
사람이 지속적으로 스트레스를 받으면 체내의 활성산소가 세포에 산화 스트레스를 주어 세포분열을 가속화하므로 염색체의 텔로미어 길이가 더 짧아지게 된다.
심리적 스트레스가 산화 스트레스를 일으키고 세포를 늙게 한다고 할 수 있다.
장기간 스트레스를 받은 쥐가 학습 및 인지능력이 떨어진다는 점을 관찰하고 뇌의 신경세포를 관찰하였다. 기억을 담당하는 해마 부위의 신경세포에서 뻗어 나온 신경돌기의 수가 줄어 신경세포끼리의 연결 강도가 약해져 있었다.
스트레스를 많이 받으면 신경세포끼리 의사소통이 잘 되지 않아 결국 기억력이 떨어지고 심한 스트레스가 지속되면 신경세포가 죽기도 한다.
활성산소란 과산화수소(H2O2)등과 같이 불안정한 산소다.
활성산소의 생성경로는 여러 가지지만 세포호흡 과정에서 생성되는 부산물로 호흡회로를 통해 운반되는 전자들이 주 경로를 벗어나 직접 산소 분자를 환원시켜 superoxide anion(초과 산화 음이온)이 형성한다.
또 호중성구(neutrophil)와 대식세포(macrophage)와 같은 식세포에서도 효소들에 의해 활성산소가 합성된다.
이렇게 생성된 활성산소는 세포막을 상하게 하고, 유전자를 변화시켜 세포 분열을 방해하고 암과 같은 것을 일으킨다.
활성산소는 방사선, 공해, 자외선, 담배연기 등의 외부요인에 의해서도 생성되는데, 우리가 햇빛을 많이 보면 늙는다는 것도 자외선에 의해 활성산소가 만들어지기 때문이다. 그리고 우리 몸의 내부 원인에 의해서도 생성된다. 스트레스, 과식, 과격한 운동, 염증반응 등으로 활성산소가 만들어진다.
따라서 활성산소를 생성을 줄이기 위해서는 스트레스, 과식을 줄이고, 금연, 금주, 규칙적인 운동은 하고 항산화 작용이 있는 음식물을 많이 섭취하는 것이 좋다. 항산화 작용은 활성산소를 줄이고 활성산소의 작용을 못하게 한다. 항산화 작용을 하는 물질로는 비타민 A, C, E, 셀레늄, 오메가-3 자유 지방산, 라이코펜 등이 있다. 항산화 작용을 하는 물질이 많이 들어있는 것으로는 신선한 야채와 과일, 양배추, 마늘, 양파, 올리브유 등이다.
복식호흡, 근육이완요법, 심호흡 등이 권장되며 취미 생활, 규칙적인 운동, 가족이나 친구와의 잦은 대화 등이 스트레스 해소에 도움이 된다.
항상 마음을 편히 먹고 모든 일에 긍정적인 태도를 가지는 것이 중요하다.

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