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중년이라 부르는 나이대가 되면서부터 몸 곳곳에서 ‘삐걱거린다’라는 느낌을 받기 시작한다. 단순히 기분 탓이 아니라, 실제로 그렇게 되고 있을 가능성이 높다. 특히 뼈 세포(골세포)의 노화가 그렇다. 노화와 스트레스로 인해 뼈 세포가 손상되면 기계적 신호를 감지하는 능력이 손상돼 궁극적으로 뼈가 약해진다는 것이다.

 

노화된 뼈 세포의 증가

뼈 세포는 흔히 골형성 또는 뼈 리모델링 등으로 불리는 과정을 조절한다. 뼈 조직에 가해지는 물리적인 힘을 감지하고, 이에 따라 낡은 뼈 조직을 분해하고 새로운 뼈 조직을 만들 시점을 조절하는 방식이다.

이때 흔히 ‘노화 세포’라 불리는 것들이 문제가 된다. 노화된 뼈 세포는 더 이상 복제와 분열을 하지 않지만, 그렇다고 죽지는 않은 채 남아있는 세포를 말한다. 신체 다른 조직의 노화 세포와 마찬가지로, 세포의 정상적인 기능을 수행하지 않으면서 염증성 물질을 분비하는 손상된 세포다. 

노화된 뼈 세포가 많아지면 리모델링이 둔해지면서 뼈 밀도가 감소한다. 이는 골다공증과 같은 뼈 질환 위험을 높인다. 해당 부위의 뼈 조직은 점점 탄성을 잃어 경직된 구조를 갖게 되며 점차 취약해진다.

 

‘물리적 힘’에 의한 뼈 노화

미국 텍사스 대학 오스틴 캠퍼스 연구팀에 따르면, 노화된 뼈 세포는 ‘노화 관련 분비 표현형(Senescence-Associated Secretory Phenotype, SASP)’이라 불리는 분비 패턴을 보인다. 이는 염증성 물질과 단백질 분해 효소 등이 포함돼 주변 세포와 조직에 염증과 손상을 유발하는 독성 혼합물이다.

연구팀은 기계적 신호를 활용해 노화된 뼈 세포를 회복시키거나 선택적으로 제거하는 방법을 탐구하고 있다. 기존에는 세포의 유전 정보와 관련된 변화를 측정하는 방식이 주를 이뤘지만, 연구팀은 물리적 힘(압력이나 장력 등)을 통해 세포가 제대로 반응하는지를 측정하는 이른바 ‘생체역학적 마커’에 초점을 맞추고 있다.

 

뼈 노화에 관한 지식 확장

연구팀은 뼈의 노화에 관련된 지식이 향상됨으로써 골밀도 감소 및 골다공증에 더 잘 대응할 수 있을 거라고 기대하고 있다. 세계적으로 인구 고령화가 이루어지는 국가가 많고, 앞으로도 더 심화될 가능성이 높다. 그만큼 뼈 약화의 정확한 메커니즘을 이해하는 것이 점점 더 중요해진다는 것이 연구팀의 입장이다.

연구팀은 이번 연구 결과를 <작고 노화된 세포(Small and Aging Cell)>에 게재했다. 한편, 물리적인 힘 외에도 다양한 스트레스 요인이 뼈 세포에 어떤 영향을 미치는지, 어떻게 노화된 뼈 세포를 만드는지를 지속적으로 살필 계획이다. 한편, 각각의 스트레스 요인에 대한 잠재적 치료법은 무엇이 있는지를 조사하는 방향으로 연구를 확대해가려 하고 있다. 

 

인간의 몸은 시간이 지나면서 약해진다. 이를 가리켜 ‘노화’라 한다. 몸의 노화는 세포의 노화가 축적된 결과로 나타난다. 인간의 몸은 세포의 집합체이기 때문에, 노화된 세포가 많아질수록 기능이 떨어지는 것은 물론 다양한 건강 문제를 초래하게 된다.

노화된 세포는 일반적으로 자연스러운 사멸 대상이 되지 않는다. 감염이나 손상을 일으킨 경우에만 사멸 대상이 되기 때문이다. 하지만 우리는 자체적으로 세포들의 구성을 건강한 방향으로 이끌 수 있는 방법을 하나 알고 있다. 바로 ‘자가포식(Autophagy)’이다. 노화된 세포와 자가포식의 활용에 대해 이야기해본다.

 

노화된 세포, 기능 약화 일으킨다

노화된 세포의 가장 문제는 에너지 대사 효율이 떨어진다는 것이다. 쉽게 말해, 같은 양의 에너지원을 공급하더라도 건강한 세포에 비해 적은 양의 에너지를 생성한다는 것이다. 이는 세포가 기능을 수행하기 위해 필요로 하는 에너지를 충분히 공급받지 못한다는 것을 의미한다. 결과적으로 세포 기능이 저하되는 것이다.

세포 노화는 왜 발생할까? 일반적으로는 분열 과정에서 텔로미어가 점점 짧아지며 자연스럽게 수명을 다하기 때문이라고 알고 있다. 하지만 그 외에도 세포 노화를 일으키는 원인은 또 있다. 과도한 자외선 노출, 미세먼지 등을 통한 화학물질 접촉, 체내 활성산소 발생으로 인한 산화 스트레스 등이다. 이들은 세포의 DNA를 손상시키거나 수명을 단축시키는 원인이 된다.

외부 환경에 의해 DNA가 손상된 세포는 또 다른 문제를 겪는다. 건강한 세포에 비해 분열 능력이 약해져, 새로운 세포를 만들어내는 데도 지장이 생기는 것이다. 세포의 복제와 분열이 둔화되면 해당 조직이나 장기의 재생 능력이 약해진다. 자연스레 해당 조직이나 장기의 기능도 떨어지게 되고, 몸 전체 시스템에서 담당하던 역할도 취약해지며 건강에 악영향을 미친다.

 

노화 세포 제거를 위한 자가포식

그렇다면 이 노화된 세포를 제거하는 것이 건강을 유지하는 데 중요한 대목이라 할 수 있다. 이를 두고 최근 이스라엘의 바이츠만 과학 연구소에서는 항암 치료의 원리를 활용해 노화된 세포를 제거할 수 있는 가능성을 제시한 바 있다. 이 방법은 충분히 기대해볼만 하지만, 아직 거쳐야 할 단계가 꽤 남았기 때문에 당장 어떤 해결책을 기대하기는 어렵다.

한편, 세포 단위의 건강을 개선하는 방법을 한 가지 알고 있다. 바로 ‘자가포식’이다. 자가포식은 세포가 자체적으로 손상된 요소, 비효율적인 요소를 제거하고 재활용하는 과정을 의미한다. 건강한 환경을 유지하기 위해 세포들이 자발적으로 실시하는 청소 작업이자 구조조정이라 할 수 있겠다.

자가포식을 통해 세포는 내부의 단백질 응집체, 손상된 소기관, 노폐물 등을 제거한다. 세포는 기본적으로 단백질과 지질로 구성돼 있기 때문에, 충분한 에너지가 공급되지 않을 때 손상된 요소를 분해해 에너지원으로 활용할 수 있다.

 

간헐적 단식을 통한 자가포식

자가포식을 유발하는 방법은 여러 가지가 있다. 의학적 지식이 필요한 전문적 요법도 있지만, 우리가 일상에서 할 수 있는 방법도 있다. 가장 대표적인 예가 바로 ‘간헐적 단식’과 ‘운동’이다.

간헐적 단식은 흔히 알다시피 일정한 시간 동안만 식사를 하고 나머지는 공복 상태를 유지하는 식이 전략이다. 이는 음식을 통한 에너지 공급을 통제하고, 몸으로 하여금 이러한 방식에 대응해 항상성을 유지하라고 신호를 보내는 것과 같다.

일정 시간, 간격마다 에너지 공급이 차단되면, 세포는 그 시기에 맞춰 에너지를 절약하기 위해 손상된 요소들을 제거하기 시작한다. 공복 상태에서는 혈당이 낮게 유지되므로 인슐린 수치가 낮아진다. 또한, 인슐린이 억제하고 있던 성장호르몬이 활발하게 분비되면서 지방 대사를 촉진하고 단백질 합성을 증가시키려는 작용이 일어난다. 

즉, 세포들은 자체적인 청소 및 구조조정을 진행하고, 축적된 체지방 대사를 가속시켜 부족한 에너지를 공급하는 시스템이 가동되는 것이다. 여기서 핵심은 무조건적으로 이어지는 단식이 아니라는 것이다. 일정한 간격을 두고 전략적으로 이루어지는 단식이므로, 몸이 그에 맞춰 최적의 대응 방안을 실행하는 셈이다.

 

운동을 통한 자가포식

한편, 적당한 수준의 운동 또한 자가포식을 활성화하는 방법이 될 수 있다. 운동 상태를 지속할 때 몸은 평소보다 더 많은 에너지를 소비하게 된다. 이때 몸은 지속적으로 에너지를 공급하기 위해 효율성을 최대한 높이려 한다. 

운동을 통해 생성된 젖산 등 재활용 가능한 에너지원을 최대한 활용하려 하며, 손상된 구성 요소를 제거하는 자가포식 또한 그 과정에 포함된다. 또한, 운동 자체가 어느 정도의 산화 스트레스를 일으키는 활동이다. 산화 스트레스로 인해 손상된 세포와 구성 요소들 역시 자가포식의 대상이 된다.

일정 수준 이상의 강도로 운동을 실시하게 되면 에너지 공급을 위해 혈중 포도당이 급격하게 소모되고, 근육이 활성화되면서 성장 호르몬이 분비된다. 이를 통해 세포의 기능 회복을 촉진하고 자가포식 경로를 더욱 활성화하는 결과로 이어지기도 한다.

다만, 포인트는 ‘적당한 수준’에 있다. 너무 고강도의 운동을 장시간 지속하게 될 경우, 운동으로 인해 발생하는 산화 스트레스의 정도가 심해진다. 손상과 회복 작용 사이의 균형이 깨지게 되면 오히려 부작용이 커질 수 있는 것이다. 따라서 운동은 자신의 체력 수준에 맞춰 중강도 정도로 할 것을 추천하며, 고강도 운동을 할 경우 30분~40분 정도로 가급적 짧게 마무리할 것을 권장한다.

 

자가포식도 현재 상태에 맞출 것

이런 방법들은 일상에서 쉽게 실천할 수 있다. 스스로 노화 속도를 늦출 수 있는 습관인 셈이다. 다만 중요한 것은, 자신의 연령 및 건강상태에 관심을 가져야 한다는 것이다. 자가포식 또한 세포에 의한 작용이기 때문에, 노화된 세포가 많으면 그 기능이 약해지게 마련이다. 자가포식 활성화 조건이 갖춰져도 그 효과가 눈에 띄게 나타나지 않을 수 있다는 의미다.

이런 방법은 꼭 물리적인 연령에 국한된 이야기가 아니다. 젊은 연령이라고 해도 건강상태에 따라 노화된 세포의 축적 정도가 심할 수도 있다. 반대로 어느 정도 연령이 있더라도 그에 비해 노화 세포의 축적이 더 적을 수도 있다. 건강검진 등을 통해 확인할 수 있는 ‘신체 연령’의 개념이다.

따라서 간헐적 단식이나 운동을 습관화한다고 해도, 너무 극단적인 방식은 피하는 것이 좋다. 특히 간헐적 단식의 경우 에너지와 영양 공급을 의도적으로 줄이고 통제하는 방법이다. 현재 연령이나 건강상태에 따라 심각한 부작용을 초래할 수도 있는 만큼, 유경험자가 아니라면 조심스럽게 접근할 것을 권한다. 식사량을 조금씩 줄여가는 식으로 접근하거나, 전문가 상담을 통해 단계별로 시작하는 것을 추천한다.