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  • 방광 건강 지키는 방법, 물 잘 마시고 소변 오래 참지 않기

    방광 건강 지키는 방법, 물 잘 마시고 소변 오래 참지 않기

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    겨울에는 방광과 관련된 문제가 좀 더 자주 발생한다. 추운 날씨로 방광과 요로의 혈액순환에 영향을 받을 수 있고, 옷을 여러 겹 껴입는 과정에서 방광이 압박을 받을 수도 있기 때문이다. 방광에 생길 수 있는 문제들, 그리고 방광 건강을 지키기 위한 방법들을 알아본다.

     

    방광의 기능과 역할

    방광은 신장에서 필터링돼 만들어진 소변을 배출 전까지 저장하는 기관이다. 소변은 혈액순환 과정에서 발생한 노폐물 및 유해한 물질들을 걸러내면서 만들어진다. 일반적으로 방광의 저장 용량은 약 1L 정도다. 

    방광이 가득 차게 되면 방광 내부의 신경이 자극을 받게 되고, 이 신호가 뇌로 전달된다. 흔히 ‘소변이 마렵다’라고 느끼는 순간이다. 소변을 배출할 준비가 되면 방광 벽의 근육이 수축하면서 방광을 조인다. 그러면 내부 압력이 증가하고 출구 근육이 풀리며 소변이 배출된다.

    방광의 기능은 체내 수분 균형을 유지하는 데 중요하다. 신장이 혈액을 필터링해 소변을 만들 때, 체내 수분 수준을 감지해 소변의 양과 농도를 조절하기 때문이다. 예를 들어, 체내 수분이 부족하면 신장은 소변을 좀 더 농축시켜 수분 손실을 최소화하려 한다. 반대로 수분이 너무 많으면 희석된 소변을 만들어 더 많은 수분을 배출하게 되는 것이다.

    노폐물 배출도 마찬가지다. 신장은 혈액의 pH 농도, 전해질 농도 등을 점검하고 그에 맞게 배출하게 된다. 방광에 저장된 소변은 체내에 쌓인 노폐물이 일정 기준에 도달했을 때 배출 신호를 받게 된다. 

    이는 좀 더 유심히 볼 필요가 있는데, 방광이 가득 차지 않아도 노폐물 양이 많아지면 소변 배출 신호가 올 수 있다. 즉, 수분이 부족한 상태에서도 소변 배출이 발생할 수 있기 때문에, 자칫 수분 균형이 깨질 수 있다는 의미다.

     

    방광에 생길 수 있는 건강 문제

    방광 문제 하면 가장 쉽게 떠오르는 것은 ‘요실금’이다. 한 마디로 본인이 원치 않는 상황, 준비되지 않은 상황에 소변이 배출되는 현상이다. 보통 요실금은 변비, 임신 및 출산, 감염, 전립선 비대 등으로 인해 발생한다. 

    어떤 음식을 먹고 마시는지에 따라서도 발생할 수 있기 때문에, 증상 자체보다는 어떤 원인으로 발생했는지를 아는 것이 중요하다. 전문의 진단을 통해 원인을 찾아 해결하는 것이 핵심이며, 원인에 따라 저절로 사라지는 경우도 있다.

    평소 ‘빈뇨’를 겪고 있거나, 밤에 소변이 마려워 잠에서 깨는 ‘야뇨’ 증상을 겪는다면 ‘과활성 방광’일 수 있다. 일반적으로 방광은 소변 양이 가득차거나 노폐물이 기준치 이상을 넘어서야 소변을 배출한다. 하지만 과활성 방광일 때는 이런 조건을 충족하지 않아도 근육 긴장으로 인해 소변 배출 욕구가 발생할 수 있다.

    소변을 밖으로 내보내는 요관 및 요도에 감염이 발생하는 경우를 ‘요로 감염’이라 한다. 여기에는 방광과 신장도 포함된다. 일상에서 꽤 흔하게 발생하는 편이며, 특별히 다른 건강 문제가 없다면 며칠 정도면 치료할 수 있는 것이 보통이다. 다만, 치료 후에도 재발 가능성이 있다는 점에 유의해야 한다. 증상이 악화되면 방광 내부 등에 염증이 생기는 ‘방광염’으로 이어질 수 있다.

     

    방광 건강 지키는 방법, 어떻게 하면 될까

    방광 건강 지키는 방법의 가장 기본은 충분한 수분 섭취다. 수분은 우리 몸에서 각종 체액을 구성하며, 유동적으로 움직여 해로운 물질을 청소하는 역할도 한다. 기본적으로 수분이 충분해야 혈액의 농도가 진해지는 문제를 예방할 수 있다. 수분이 부족할 때도 소변은 노폐물 축적 정도에 따라 배출되므로, 탈수 증상을 겪지 않기 위해서는 충분한 수분 섭취가 중요하다.

    일상에서 종종 겪는 문제 중 하나가 소변을 참아야 하는 상황이다. 길을 걷고 있거나 대중교통에 타고 있을 때 갑자기 소변이 마려운 경우도 있고, 회의나 중요한 미팅에 참석 중인 경우도 있다. 불가피한 상황도 분명 있지만, 중요한 건 ‘가능한 한 빨리’ 소변을 배출하는 것이다. 

    또한, 소변은 노폐물이 섞인 액체이므로 다소 여유를 갖고 완전하게 비워내는 것이 중요하다. 방광이나 요로에 소변이 남아있을 경우 감염으로 이어질 우려가 더 커진다.

    케겔 운동과 같은 ‘골반저 운동’을 꾸준히 하는 것도 중요하다. 이는 방광 조절에 도움이 되는 근육으로 구성돼 있다. 소변이나 대변을 참는다는 느낌으로 근육을 조이는 연습을 하면 된다. 맨몸 근력 운동의 일종인 ‘브릿지’ 자세는 훌륭한 골반저 운동으로 꼽힌다.

    이밖에 체중이 과도하게 나갈 경우는 골반저 근육에 부담이 가해지기 쉽다. 이 경우는 요실금이나 과활성 방광으로 이어질 수 있으므로 천천히 체중을 감량하는 방향으로 개선하도록 한다.

  • 알레르기와 자가면역 질환 치료 가능성 열리나

    알레르기와 자가면역 질환 치료 가능성 열리나

    해당 연구의 그래픽 초록 / 출처 : 임상 의학 저널(Journal of Clinical Investigation
    해당 연구의 그래픽 초록 / 출처 : 임상 의학 저널(Journal of Clinical Investigation

    알레르기와 자가면역 질환의 원인으로 여겨지는 핵심 단백질이 발견됐다. 이를 통해 알레르기 및 자가면역 질환을 앓고 있는 사람들의 치료 가능성이 열릴 것인지 주목할 만하다.

     

    세포 분화 돕는 ‘보호 단백질’

    미국 휴스턴 메소디스트 병원의 연구팀이 최근 「임상 의학 저널(Journal of Clinical Investigation)」에 게재한 논문에 따르면, 알레르기와 자가면역 질환으로 인한 문제를 해결하기 위한 열쇠는 ‘아펙스1(Apex1)’이라는 이름의 단백질에 있다. 

    Apex1은 기본적으로 세포의 보호를 담당한다. 세포가 산화 스트레스에 노출되면 DNA 손상이 발생하는데, Apex1이 이를 방어함으로써 세포의 생존을 돕는 것이다. 

    면역 세포에서도 마찬가지다. 면역 세포가 각각의 역할을 하는 세포로 분화될 때 DNA 복제가 필요하며, 이 과정에서 DNA 손상이 발생할 수 있다. 이때 Apex1이 손상을 보호함으로써 면역 세포가 무사히 분화될 수 있도록 돕는다. 

     

    알레르기와 자가면역 질환의 원인

    면역 세포 중에는 ‘킬러 T세포’라 불리는 것이 있다. 정식 명칭은 ‘세포 독성 T세포’ 또는 ‘CD8+ T세포’로, 감염된 세포나 종양 세포 등을 인식하고 공격해 제거하는 역할을 한다. 알레르기나 자가면역 질환은 이들이 오작동을 일으키거나 과민 반응을 하는 것이 주 원인이다. 

    알레르기는 특정 항원을 접했을 때 면역 반응이 과도하게 활성화되는 것이며, 자가면역 질환은 체내의 정상 조직이나 세포를 이물질로 인식해 면역 반응을 일으키는 것이 기본적인 메커니즘이다. 구체적으로 나타나는 현상에는 차이가 있지만, ‘특정 조건에서 킬러 T세포가 활성화된다’라는 공통점이 핵심이다.

     

    오작동하는 면역 세포 제거

    메소디스트 병원 연구팀은 알레르기 또는 자가면역 현상이 발생했을 때 활성화되는 킬러 T세포를 억제하는 접근법을 내놓았다. 활성화되는 킬러 T세포들의 Apex1을 차단하는 방식이다. DNA 손상을 보호해주던 단백질을 제거함으로써 오작동하는 킬러 T세포들의 사멸을 유도하는 것이다.

    연구팀은 이를 검증하기 위해 자가면역 질환의 일종인 루푸스와 다발성 경화증이 유도된 쥐 모델을 활용했다. 질환이 유도된 쥐 모델 중 일부에서 Apex1 유전자를 삭제한 다음, 아무런 조치를 하지 않은 모델과 비교했다. 그 결과 24주를 기점으로 아무런 조치를 하지 않은 모델은 사망했으며, Apex1 유전자를 제거한 모델은 더 오랫동안 살아남았다.

    연구팀은 이를 바탕으로 과민 반응 등 부정적 영향을 미치는 면역 세포를 제어함으로써 자가면역 질환을 예방하거나 치료할 수 있다는 결론을 내렸다.

     

    ‘선택적 제거’를 위한 연구

    연구팀의 접근 방식에서 중요한 것은 ‘선택적 제거’다. Apex1은 기본적으로 세포의 손상을 보호하는 이로운 단백질이다. 따라서 일괄적으로 차단할 경우, 면역 체계는 물론 몸 전체에 어떤 문제를 일으킬지 장담할 수 없다.

    이에 대해 연구팀은 ‘트리거에 의해 활성화된 면역 세포에만 영향을 미친다’라고 설명했다. 알레르기와 자가면역 질환을 일으키는 조건이 발생했을 때, 활성화되는 특정 면역 세포에 대해서만 Apex1을 차단하는 방식이다. 

    연구팀은 이번 연구 결과를 바탕으로 다음 단계를 계획 중이다. Apex1을 ‘선택적으로 표적’으로 삼을 수 있는 화합물을 보다 합리적으로 설계하는 것, 그리고 이를 이용한 임상시험을 진행해 안전성과 효과성을 검증하는 것이다. 한편, 장기 이식에서 흔하게 나타나는 이식 거부반응 문제도 같은 방법론으로 해결할 수 있을 것으로 보고 있다.

  • 잠들기 전 운동, 어떤 이점이 있을까?

    잠들기 전 운동, 어떤 이점이 있을까?

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    수면의 질을 향상시키기 위한 방법 중 하나로, ‘취침 전 운동’을 제안하는 경우가 있다. 적당한 수준의 운동으로 수면의 질을 크게 개선할 수 있다고 이야기하는 전문가들이 여럿 있다. 취침 전 운동은 왜 필요하고 어떤 이점이 있을까?

     

    잠들기 전 운동의 효과

    수면은 신체 및 정신을 회복하기 위한 과정이다. 수면 중에는 호르몬이 조절되고 피로가 쌓이거나 손상됐던 근육이 회복된다. 뇌는 하루동안 받아들인 정보를 저장하고, 군데군데 쌓인 노폐물을 청소해 명료한 상태로 만든다. 즉, 충분하고 질 높은 수면은 단순히 하루동안 쌓인 피로를 푸는 것에 그치지 않는다. 다시 새로운 하루를 시작하기 위한 준비를 포함하는 것이다.

    통상적으로 잠자리에 들기 가장 이상적인 시간은 오후 10시~11시 사이다. 이는 자연적인 생체 리듬에 가장 가까운 시간이며, 호르몬 조절 및 회복 효율이 가장 좋은 시간으로 알려져 있다. 

    다만, 현실적으로는 더 늦은 시간에 잠드는 사람들이 대부분이다. 생체 리듬 자체가 더 늦은 시간에 맞춰져 있는 경우일 수도 있지만, 보통은 후천적으로 형성된 습관으로 인해 바뀌는 경우가 많다. 이런 상황에 보다 우수한 회복 효과를 얻기 위해서라도 질 높은 수면은 중요해진다.

    여러 연구에서 수면 전 적절한 강도의 운동이 긍정적 영향을 미친다고 이야기한다. 운동은 기본적으로 체온을 높이게 되는데, 운동을 마친 뒤 안정 상태로 돌아가기 위해 체온을 떨어뜨리는 과정에서 몸이 이완되며 멜라토닌이 분비된다는 메커니즘이다.

     

    잠들기 전 운동 추천

    저녁 시간대 잠들기 전 운동으로는 가벼운 스트레칭이나 간단한 요가 동작이 추천된다. 이런 운동은 체온을 높이면서도 동작 자체가 몸을 이완시키는 성향을 가지고 있기 때문에, 전체적으로 수면 준비를 돕는 효과가 뛰어나다. 대략 잠들기 1시간~30분 전에 해도 좋은 잠을 잘 수 있도록 돕는다.

    취향에 따라 스트레칭이나 요가보다는 확실히 ‘운동했다’라고 느끼는 쪽을 선호할 수도 있다. 이것도 좋은 선택이다. 강도 높은 운동은 에너지를 소모하고 스트레스 수치를 낮춰주기 때문에 수면 질 향상에 도움이 된다. 

    다만, 높은 심박수를 부르는 운동은 가급적 잠들기 2시간 전쯤에 끝내는 것이 좋다. 아무리 늦어도 취침 1시간 전에는 끝내는 것을 추천한다. 힘을 발휘하기 위해 긴장했던 몸이 이완되기까지는 다소 시간이 걸린다. 강도 높은 운동을 할수록 긴 시간이 필요한 건 당연한 이치다.

     

    더 잘 자기 위한 생활습관

    잠들기 전에는 방을 비교적 어둡게 해두는 것이 좋다. 아예 불을 끄면 거동이 불편해지니, 조명을 켜되 약하게 켜거나 색온도가 낮은 조명을 쓰는 것이 좋다. 보통 ‘전구색’이라 불리는 3,000K 전등을 사용하면 편안하게 잠드는 데 도움이 된다. 침실은 전반적으로 ‘시원하다’라는 느낌이 들 정도로 유지하는 것을 추천한다.

    스트레칭이나 요가를 추천하는 이유는, 비교적 좁은 공간에서 차분한 분위기로 할 수 있는 운동이기 때문이다. 잠자리 근처에서 가벼운 운동을 마친 다음, 심호흡과 명상을 하면서 마음을 차분하게 가라앉히는 것도 좋다. 템포가 느린 음악을 듣거나 자연의 소리로 구성된 ASMR을 듣는 것도 좋다. 음악을 선택한다면 가사가 없는 것을 골라 주의가 분산되지 않도록 하는 것도 좋다.

    자리에 누울 때는 스마트폰을 멀리 두고 눕도록 한다. 스마트폰에는 화면의 선명도를 높이기 위해 파장이 짧은 청색광을 주로 쓴다. 파장이 짧은 빛은 품고 있는 에너지의 양이 크기 때문에, 눈에 좋지 않은 영향을 끼칠 수밖에 없다. 

    게다가 어두운 곳에서 스마트폰 화면을 보면 눈의 동공이 확장돼 스마트폰 빛을 더 많이 받아들일 우려가 생긴다. 또, 어두운 곳에서 밝은 화면을 보면 주위 환경에 비해 화면이 선명하게 다가오므로, 시력에 가해지는 부담이 더 커질 수 있다. 블루라이트 차단 기능을 켜면 조금 더 도움이 되긴 하지만, 근본적인 해결책은 아니라는 점을 명심해야 한다.

  • 생성형 AI 의료기기 가이드라인, 세계 최초로 공개

    생성형 AI 의료기기 가이드라인, 세계 최초로 공개

    생성형 인공지능 의료기기 개요 / 출처 : 식약처 보도자료
    생성형 인공지능 의료기기 개요 / 출처 : 식약처 보도자료

     

    세계 최초 생성형 AI 의료기기 가이드라인

    식품의약품안전처(이하 식약처)는 '생성형 인공지능(AI)를 활용한 의료기기의 활성화를 위해 관련 허가·심사 가이드라인(이하 생성형 AI 의료기기 가이드라인)'을 금일(24일) 제정·발간했다. 국가 단위에서는 세계 최초로 시도하는 사례다.

    식약처는 생성형 AI 기술을 활용한 의료기기의 안전성 및 유효성을 평가하고 제품화를 지원하고자 이번 가이드라인을 제정했다. 어떤 기기가 생성형 AI 의료기기에 해당하는지를 제시하고, 허가를 받기 위해서는 어떻게 해야 하는지를 안내하는 것이 골자다.

    생성형 AI는 의료영상을 판독하거나 진단 보조, 치료 계획 수립 등 다양한 영역에서 활용할 수 있다. 하지만 그 특성상 정확성이 부족하거나, 학습한 데이터의 편향성에 따라 잘못된 결과를 내놓을 수 있다는 지적이 있어 왔다. 윤리적 문제에 대한 의견 대립 또한 마찬가지다.

    이에 식약처는 기존 이슈들을 고려해 안전성·유효성을 평가해야 한다는 입장을 밝히고, 지난해 3월부터 학계·의료계·산업계 전문가들을 포함한 협의체를 구성했다. 생성형 AI와 관련된 최신 기술 및 규제 동향을 조사하고 논의하며, 의료기기 개발부터 허가 후 관리까지 모든 단계에 따른 위험 요인을 분석해 생성형 AI 의료기기 가이드라인을 마련해왔다.

    생성형 인공지능 의료제품 사례 / 출처 : 식약처 보도자료
    생성형 인공지능 의료제품 사례 / 출처 : 식약처 보도자료

     

    허가 신청 방법과 절차 등 상세 설명

    식약처는 지난 2017년 '인공지능 의료기기 허가 및 임상시험에 관한 가이드라인'을 개발해 발간한 바 있다. 지난 12월에는 싱가포르와 함께 '인공지능 의료기기 임상시험 수행을 위한 지도 지침'을 개발하기도 했다.

    오유경 식약처장은 "이번 가이드라인이 국내 인공지능 의료기기 개발에 도움을 줄 것으로 기대한다"라며 "앞으로도 선제적으로 투명한 규제 체계를 마련하는 동시에, 국내 기업이 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있도록 하는 데도 적극적으로 임할 계획"이라고 강조했다.

    한편, 식약처는 이번 생성형 AI 의료기기 가이드라인과 함께 '독립형 디지털의료기기 소프트웨어'에 대한 사용적합성 자료를 상세하게 안내하는 가이드라인도 함께 제정하여 발간했다. 

    '독립형 디지털의료기기 소프트웨어'란, 하드웨어에 결합하지 않고 범용 컴퓨터와 동등한 환경에서 운영되며, 그 자체로 디지털의료기기에 해당하는 독립적 형태의 소프트웨어를 말한다. 사용적합성은 의료기기 사용 환경에서 유효하고 효율적이며 사용자가 만족할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스(UI) 특성을 가리킨다.

    가이드라인에는 허가(인증)신청서 및 사용적합성 요약서의 작성 기준과 요령을 상세하게 설명하는 내용이 담겼다. 또한, 변경허가(인증) 대상 및 사용적합성 관련 위해정보 수집 방법도 안내했다.

    식약처는 앞으로도 규제과학 전문성을 바탕으로 우수한 의료기기가 신속하게 제품화될 수 있도록 하는 데 적극적으로 나선다는 계획이다.

     

    <본 기사는 식품의약품안전처에서 2025년 1월 24일 작성하여 공공누리 제1유형으로 개방한 자료를 활용하여 작성되었습니다.>

  • 관절 통증 예방을 위한 4가지 방법

    관절 통증 예방을 위한 4가지 방법

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    흔히 ‘침묵의 장기’라 부르는 것들이 있다. 간과 신장이 대표적이다. 관절 중에도 이른바 ‘침묵의 관절’이 있다. 고관절과 무릎 관절이다. 일상에서 무의식적으로 움직이는 것을 생각하면, 이들은 상당한 부담을 지고 있음에도 도무지 티를 내지 않는다. 그러다가 어느 순간 미처 대비할 여유도 없이 문제를 일으킨다. 엉덩이와 무릎의 통증을 예방하기 위해 무엇을 할 수 있을까?

     

    편안하고 쿠션감이 적당한 신발

    어떤 신발들은 편안함보다 멋에 치중해 있다. 남자들의 키높이 구두, 여자들의 힐이 대표적이다. 이들은 건강과 편안함을 희생하며 아름다움에 좀 더 치중한 신발이라 할 수 있다. 당연히 이들을 자주 신으면 무릎과 엉덩이에는 그만큼의 데미지가 쌓인다.

    구두와 힐처럼 키를 높여주는 신발을 신는 것은 발 뒤꿈치를 들고 걷는 것과 비슷하다. 이 상태로 오래 걷게 되면 발은 물론 뒤꿈치, 종아리, 햄스트링, 엉덩이까지 연결되는 다리 뒤쪽 전반에 지속적인 피로가 가해진다. 2014년 수행됐던 한 연구에서는 여성의 골관절염 발생 위험의 주요 요인으로 하이힐을 지목하기도 했다.

    격식과 멋이 필요한 자리라면 그에 맞는 신발을 신는 것이 필요하다. 하지만 만약을 대비해 편안한 운동화도 준비해두는 것이 좋다. 상황에 따라 피로한 발을 쉬게 할 수 있도록 말이다. 쿠션감이 너무 약한 신발은 오히려 장시간 지친 발에 자극을 줄 수 있기 때문에 적당한 쿠션감을 가진 신발을 선택해야 한다.

     

    여러 가지 운동 병행하기

    꾸준한 운동은 건강의 기본 조건 중 하나다. 여기서 많은 사람들이 흔히 하는 실수가 있는데, 바로 매일 똑같은 운동을 반복하는 것이다. 특히 유산소 운동을 위주로 하는 사람들 중 매일 달리기를 하는 사람들이 많다. 강도가 적당하다면 괜찮지만, 일정 이상 높은 강도의 달리기를 매일 한다면 특정 부위에만 피로가 쌓여 잠재적 부상의 원인이 될 수 있다.

    ‘크로스 트레이닝’이라는 개념이 있다. 특별히 어떤 운동을 지칭하는 용어는 아니다. 주로 하는 운동 외에 다른 방식의 운동을 포함하는 것을 가리키는 포괄적인 말이다. 관절에 충격을 크게 주는 운동을 주로 한다면, 저충격성 운동을 번갈아 하는 것이 좋다. 예를 들어 달리기를 주로 한다면 하루 달리기 이후 다음 날은 자전거 타기나 요가를 하는 식이다.

    특히 요가는 전신의 주요 근력을 키워주며, 유연성과 균형 감각도 개선할 수 있는 포괄적인 운동이다. 특히 허리와 골반 근육을 강화하는 데 효과가 탁월한 것으로 알려져 있다. 엉덩이와 고관절을 지지하는 역할은 물론, 걷거나 달릴 때 균형을 조화롭게 유지하는 데도 도움이 된다.

     

    워밍업 잊지 않기

    관절에 딱히 통증을 느끼지 못하는 시기에는 종종 워밍업을 생략하는 경우가 많다. 워밍업을 하지 않아도 좀 움직이다보면 금세 몸이 적응하기 때문에 딱히 필요성을 느끼지 못하는 것이다. 하지만 이것이 습관화될 경우, 관절 통증이 더 빨리 찾아올 우려가 있다.

    기본적으로 워밍업은 혈액 순환을 촉진하고 근육과 관절을 보다 유연하게 만들어주는 것이 목적이다. 하지만 워밍업을 생략하고 운동을 시작할 경우, 관절은 갑작스러운 상황 변화를 맞이하게 된다. 사람에 비유하자면 누운 자세에서 갑자기 일어나 전력으로 달리게 되는 것과 비슷하다. 이것이 반복되면 관절은 큰 스트레스가 누적될 수밖에 없다.

    본격적인 운동에 앞서 5분~10분 정도면 충분하다. 평소보다 조금 빠른 속도로 걷거나, 제자리에서 가볍게 뛰면서 점핑잭 동작으로 온몸의 근육을 활짝 펼쳐준다는 느낌을 주면 된다. 이 원리는 운동을 마친 뒤에도 똑같이 적용된다. 위에 썼던 비유를 재활용하자면, ‘전력으로 달리다가 갑자기 드러눕는’ 모양새가 되지 않도록 주의해야 한다.

     

    사이 휴식을 반드시 챙기기

    운동과 노동은 모두 몸을 움직이는 행동이라는 점에서 같다. 하지만 운동은 몸을 강하게 만들고, 노동은 일반적으로 몸을 약하게 한다. 이 정반대의 결과를 만드는 결정적인 차이는 ‘휴식’이다. 노동 중에도 휴식시간은 주어지지만, 상대적으로 긴 노동 사이에 짧은 휴식이 주어지는 것이 일반적이다. 노동이 몸을 ‘소모시키는’ 가장 큰 이유다.

    근육을 비롯해 움직임을 담당하는 기관은 과부하가 가해졌을 때 가급적 빨리 회복할 여유를 주어야 한다. 짧게나마 회복을 주는 것과 주지 않는 것은 분명한 차이가 있다. 이 차이가 누적됐을 때의 효과는 말할 것도 없다. 회복 없이 반복적인 움직임이 계속될 경우, 해당 부위 근육은 물론 주위 조직에  스트레스가 누적돼 염증과 기능 저하를 일으킬 우려가 높아진다.

    하루치 운동 세션 사이의 휴식은 물론, 운동하는 날 사이의 휴식일도 마찬가지다. 특히 운동의 강도가 높을수록 휴식의 중요성도 커진다. 걷기 정도의 가벼운 운동은 매일 해도 무방하지만, 전력으로 달리기 같은 강도 높은 운동은 쉬는 날을 두는 것이 장기적으로 더 이득이다.

  • PNF 스트레칭, 파트너와 함께 하는 유연성 훈련

    PNF 스트레칭, 파트너와 함께 하는 유연성 훈련

    파트너와 함께 하는 것이 PNF 스트레칭의 주요 특징이다 / Designed by Freepik
    파트너와 함께 하는 것이 PNF 스트레칭의 주요 특징이다 / Designed by Freepik

    유연성은 근력과 심폐지구력 못지 않게 중요한 요소다. 비만이 아니고 체력이 좋은 사람들 중에도 유연성이 부족한 경우가 종종 있다. 이는 유연성을 위한 훈련이 따로 필요하다는 뚜렷한 증거다. 부족한 유연성을 향상시키는 데 가장 확실한 방법은 스트레칭이다. 무수히 많은 스트레칭 중에 무엇을 선택할지 고민될 정도다. 이 글에서 소개하는 ‘PNF 스트레칭’도 함께 고려해보기 바란다.

     

    PNF 스트레칭이란 무엇인가

    글로벌 미디어 ‘더 컨버세이션’에서는 비교적 덜 알려져 있는 PNF 스트레칭에 대해 소개한다. 이는 ‘고유 수용성 신경근 촉진’을 의미한다. 1940년대 미국에서 신경학자와 물리 치료사의 협업으로 개발됐다. 본래 소아마비, 다발성 경화증과 같이 근육 움직임에 영향을 미치는 신경계 질환자들을 고려하여 만들어졌다.

    PNF 스트레칭은 본질적으로 ‘정적 스트레칭’과 ‘버티는 운동(등척성 운동)’을 결합하는 구조를 띤다. 특징이 있다면 일반적으로 파트너가 필요하다는 것이다. 커플이나 부부, 혹은 가족끼리 함께 하기에 적합한 방법이라 할 수 있다.

    PNF 스트레칭의 주요 유형은 두 가지로 나뉜다. 하나는 일반적인 스트레칭과 유사한 ‘수축 – 이완’ 유형이고, 다른 하나는 ‘수축 – 이완 – 반대 근육 수축’ 유형이다. 수축 – 이완 유형은 특정 근육이 스트레칭 되도록 수축한 다음 약간의 시간 동안 버티는 것이 기본이다. 이때 혼자서는 유지가 힘들 수 있으므로 파트너의 도움을 받는다. 

    예를 들어, 바닥에 누워 다리를 들어올리는 동작을 한다면, 파트너의 도움을 받아 좀 더 높이 들어올릴 수 있도록 한다. 파트너가 눌러주는 힘과 원래대로 돌아가려는 힘을 조절하면서 ‘버티는 운동’의 효과를 얻도록 한다. 몇 번 반복하면 혼자서도 이전보다 더 높이 들어올릴 수 있게 될 것이다.

    수축 – 이완 – 반대 근육 수축 유형은 ‘상호 억제’의 원리를 이용한다. 앞의 방법처럼 누워서 다리를 들어올려 햄스트링을 스트레칭한다. 그 다음 천장을 향해 다리를 뻗는다는 느낌으로 스트레칭한다. 이는 햄스트링의 반대편 근육인 대퇴사두근을 수축시키는 동작이다. 그 다음 다시 햄스트링 스트레칭을 시도하면 기존보다 유연성이 개선되는 것을 느낄 수 있다.

     

    PNF 스트레칭, 건강한 사람에게 더 적합

    PNF 스트레칭은 분명 유연성을 향상시키는 데 효과가 있다. 다만, 이에 관한 연구는 대개 ‘건강한 사람’들에 대해서만 이루어졌다는 한계가 있다. 위에서 간단한 동작 한 가지를 소개했지만, 어느 정도 운동 기능이 있어야만 소화할 수 있는 동작이다.

    2018년 「국제 스포츠 의학 저널(International Journal of Sports Medicine)」에 게재된 한 리뷰에 따르면, 유연성 향상 측면에서는 일반적인 정적 스트레칭이 더 효과적이라는 결론을 내놓은 바 있다. 한편, 그보다 더 한참 전인 2002년 「스포츠 물리치료(Physical Therapy in Sports)」에 게재된 연구에서는 ‘즉각적으로 유연성을 개선하는 효과가 있다’라는 결론을 내놓았다.

    PNF 스트레칭의 개발 히스토리를 보면, 질환이나 다소 불편이 있는 사람들도 활용할 수 있을 것으로 보인다. 다만, 관련된 연구를 조회해봤을 때, 이에 관련된 근거는 아직 입증된 바가 없다는 것이 주된 의견이다. 

    한편, PNF 스트레칭은 운동 직전에 수행할 경우 일시적으로 운동 능력을 떨어뜨릴 수 있다는 보고도 있었다. 운동 후 스트레칭으로 하거나, 운동과 무관하게 유연성 향상 훈련의 일부로 사용하는 것이 가장 적절하다.

     

    PNF 스트레칭, 어느 정도 해야 할까

    PNF 스트레칭의 가장 주된 동작은 앞서 소개한 햄스트링, 대퇴사두근 스트레칭이다. 여기에 어깨 스트레칭과 고관절 스트레칭 동작이 있다. 두 동작 모두 흔히 하는 스트레칭 동작과 유사하다. 

    다만, 두 가지 차이점이 있다. 하나는 파트너와 함께 함으로써 가동 범위를 좀 더 늘린다는 점, 다른 하나는 ‘수축 – 이완 – 반대 근육 수축’ 동작이 추가되므로, 익히 알고 있는 동작에서 반대편 근육을 풀어주는 동작이 추가된다는 점만 다르다.

    예를 들어, 어깨 스트레칭의 경우 흔히 한 팔을 앞으로 뻗은 다음 다른쪽 팔을 사용해 가슴쪽으로 당겨주는 방법이 일반적이다. 여기서 당겼던 팔을 다시 바깥쪽으로 뻗으면서 등쪽으로 최대한 당기는 스트레칭이 추가된다. 이 동작은 혼자 수행하는 데 한계가 있으므로 파트너의 도움을 받으면 좀 더 넓은 범위까지 스트레칭이 가능하다.

    고관절 스트레칭 역시 한쪽 다리를 앞으로 뻗고, 반대쪽 무릎을 구부린 상태에서 고관절을 한쪽씩 당겨주는 방식이다. 이때 반대편에 해당하는 엉덩이 근육을 함께 스트레칭하도록 하고, 파트너의 도움을 받아 좀 더 가동 범위를 늘려주는 것이 포인트다.

    총 세 가지 동작을 기준으로, 한 동작당 일주일에 두 번씩 하는 것이 권장된다. ‘수축 – 이완’까지만 해도 좋고, ‘수축 – 이완 – 반대 근육 수축’까지 해도 좋다. 선택은 본인의 몫이다. 스트레칭 상태는 최소 3초 이상 유지하도록 하고, 당겨지는 느낌이 완화될 때까지 유지하는 것이 중요하다.

    PNF 스트레칭은 일반적으로 알려진 정적 스트레칭에 비하면 짧은 시간으로 즉각적인 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 다만, 장기적인 효과를 고려하면 정적 스트레칭을 꾸준히 하는 편이 더 효과적이다.

  • 비산업화 식단 ‘NiMe’, 만성 대사질환 해소에 기여

    비산업화 식단 ‘NiMe’, 만성 대사질환 해소에 기여

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    ‘비산업화된 사회’의 식습관에서 영감을 받아 만들어진 ‘NiMe 식단’이 여러 만성 질환의 위험을 크게 줄일 수 있다는 내용이 국제 학술지 「셀(Cell)」을 통해 발표됐다. 

     

    ‘비산업화 식단’의 긍정적 효과

    아일랜드 코크 대학(UCC)이 주도하는 국제 연구팀은 이른바 ‘산업화 식단’이 비만과 당뇨, 심장병과 같은 만성 질환의 증가에 기여했다고 이야기했다. 산업화로 인해 부유한 사회가 될 수 있었지만, 가공식품이 많고 섬유질이 부족한 식단을 거듭 섭취하면서 사회적 차원의 건강 지표는 크게 하락했다는 것이다.

    게재된 논문에 따르면 연구팀은 파푸아뉴기니 시골 지역에 사는 사람들의 장내 미생물군을 연구한 결과, 그곳의 주민들이 훨씬 다양한 미생물군을 가지고 있으며, 염증을 유발하는 박테리아 수치가 낮다는 것을 발견했다.

    연구팀은 이 산업화되지 않은 지역에서 유지하고 있는 식습관을 토대로 식단을 개발했다. 이 식단으로 캐나다 앨버타 대학에서 참가자를 모집해 3주 간의 테스트를 진행했다. 그 결과 체중 감량, LDL 콜레스테롤 17% 감소, 혈당 6% 감소 등 대사 측면에서 긍정적인 효과가 나타났다. 또한, 염증 측정 지표인 C-반응성 단백질도 14% 감소해 면역력 측면의 효과도 확인했다.

    연구팀은 이 식단에 ‘NiMe 식단’이라는 이름을 붙였다. ‘비산업화된 장내 미생물 회복(Non-industrialized Microbiome Restore, NiMe)’에서 따온 명칭이다. 

     

    비산업화 식단, 장내 유산균 강화

    연구팀은 NiMe 식단이 이러한 긍정적 효과를 나타낸 원인을 추적했다. 가장 눈에 띄는 변화는 장내 미생물군의 개선이었다. 3주 간의 식단 섭취로 장내 유산균의 일종인 ‘락토바실러스 루테리(L. reuteri)’의 단기 지속성이 강화됐다는 것을 확인했다. L. reuteri는 장내 미생물 균형을 유지하고 면역 체계를 강화하는 자연 미생물의 일종이다.

    한편, 가공식품과 섬유질 부족으로 손상된 장내 미생물군 역시 회복의 조짐을 보였다. 염증성 박테리아와 장 점액층을 분해하는 박테리아의 유전자가 감소했다는 점을 발견한 것이다. 연구팀은 이를 심장 관련 대사 지표가 개선된 것과 관련이 있다고 보았다.

     

    NiMe 식단의 주요 특징

    연구팀은 이번 테스트에 사용한 NiMe 식단의 주요 특징을 공유했다. 가장 먼저, 식물성 중심이지만 채식주의는 아니라는 점이 핵심이다. 채소와 콩류, 통곡물이 포함되지만, 연어와 닭고기 또는 돼지고기를 적정량씩 섭취한다.

    소고기와 밀, 유제품은 제외했다. 연구의 배경으로 삼은 파푸아뉴기니 시골 지역에서 전통적으로 먹는 음식에 포함되지 않기 때문이다.

    전체적으로 포화지방이 많은 가공식품, 당류나 액상과당이 포함된 가공식품은 극도로 제한했다. 가장 두드러지는 포인트는 섬유질 함량이다. 전체 식사의 섬유질 함량을 점검한 결과, 1,000kcal당 22g의 섬유질을 제공하는 구성이었다. 일일 섭취 칼로리를 2,000kcal로 본다면 총 44g의 섬유질로, 일반적으로 권장되는 일일 25~30g을 훨씬 초과한다.

    다른 요인들은 기존의 건강 식단으로 알려진 것들과 비슷한 맥락이다. 다만, 섬유질의 공급량이 기준치보다 상당히 많다는 차이점이 있다. 이는 연구를 통해 확인한 이로운 효과가 섬유질 섭취량과 연관이 있다는 점을 시사한다.

    NiMe 다이어트의 상세 레시피는 향후 인스타그램 @nimidiet 계정과 페이스북 페이지를 통해 게시될 예정이다.

  • 비만 치료 주사제 근육 감소 부작용 막는 단백질 발견

    비만 치료 주사제 근육 감소 부작용 막는 단백질 발견

    식사 제한으로 그렐린이 분비되면 뇌는 성장 호르몬을 전신으로 보내 신진대사를 조절한다 / 출처 : 소크 연구소
    식사 제한으로 그렐린이 분비되면 뇌는 성장 호르몬을 전신으로 보내 신진대사를 조절한다 / 출처 : 소크 연구소

    비만 치료 주사제로 사용하면 효과적으로 체중 감량이 가능하지만, 근육 손실의 우려가 있으니 주의해야 한다는 이야기가 발표된 바 있다. 미국 캘리포니아에 위치한 소크 연구소(Salk Institute)에서 근육 손실 우려를 해결할 수 있는 단서를 제시했다.

     

    비만 치료 주사제의 부작용

    GLP-1 수용체 기반 주사제(이하 비만 치료 주사제)는 인슐린 분비를 촉진하고 식욕을 억제하는 것이 기본 메커니즘이다. 본래는 당뇨 치료를 목적으로 하는 약물이지만, 사실상 비만 치료 목적으로 더 널리 알려진 경향이 있다. 식욕을 억제함으로써 음식 섭취량을 줄이고, 이를 기반으로 체중 감량을 유도하는 효과가 탁월한 것으로 알려진 덕분이다.

    비만 치료 주사제는 체중 문제를 해결하는 것은 물론 비만으로 인해 동반될 수 있는 여러 질환의 발병 위험을 낮추는 데도 기여한다. 전반적으로 건강에 이로운 효과들이 알려졌지만, 부작용 또한 존재한다. 대표적인 것이 바로 근육 감소 가능성이다.

    식욕을 억제해 음식 섭취량을 줄이다 보면 필요한 에너지와 영양소가 부족해질 우려가 있다. 이로 인해 ‘에너지 적자’ 상태가 유발되면 기초 대사율이 감소할 수 있다. 기존 식사량에 비해 차이가 클 경우 에너지 적자의 수준도 커질 수 있으며, 이로 인해 몸이 근육량을 줄여서 대응하는 현상이 나타날 수 있는 것이다.

    이 때문에 비만 치료 주사제 사용은 신중한 접근이 필요하다. 국내에서는 전문의의 진단과 처방 하에 사용하게끔 돼 있다. 또한, 근육 손실 등 부작용을 예방하기 위해 충분한 영양 섭취와 운동을 병행할 것을 권장하는 것이 일반적이다.

     

    근육 감소 부작용 막는 단백질

    「미국 국립 과학 아카데미 저널(PNAS)」에 게재된 소크 연구소의 연구 결과에 따르면, ‘BCL6’라는 단백질이 해결책이 될 수 있다. 연구팀은 BCL6 단백질이 건강한 근육량을 유지하는 데 중요하다는 점을 제시했다. 

    연구팀은 쥐 모델을 활용해 실험한 결과, BCL6 수치가 증가하면 근육 손실 및 근력 감소를 막을 수 있다고 밝혔다. 비만 치료 주사제와 BCL6 증강 약물을 함께 사용할 경우, 과도한 근육 손실을 막을 수 있다는 점도 확인했다.

    연구팀이 실험을 통해 밝힌 메커니즘을 간단히 요약하면 이렇다. 음식 섭취 제한이나 단식으로 인해 공복 상태가 되면 배고픔 신호를 담당하는 호르몬 ‘그렐린’이 분비된다. 그러면 뇌는 성장 호르몬을 신체 각 부분으로 방출해 신진대사를 조절한다. 이때 근육 세포의 BCL6 수치가 감소하게 되며, 근육 손실로 이어지게 된다.

    실제 확인 결과 BCL6이 없는 쥐는 근육량이 40% 가량 적은 것으로 나타났다. 또한, 근육의 구조도 상대적으로 약했고 기능도 떨어졌다. 연구팀은 약물을 통해 BCL6의 발현을 증가시키자, 근육량 및 근력 손실이 회복되는 것을 확인했다. 

    또한, 단식에 따른 BCL6 비교 실험도 진행했다. 자유롭게 식사하도록 한 경우와 밤새 금식한 경우를 비교했을 때, 금식한 쥐는 근육 내 BCL6 수치가 더 낮다는 것을 확인했다.

    이번 연구 결과에 따라, 향후 비만 치료 주사제를 보완할 BCL6 증강 주사제가 출시될 가능성도 제기된다. 연구팀은 그 사이에 BCL6 단백질에 대해 보다 세부적인 연구를 수행할 계획이다. 장기간에 걸친 식사 제한 또는 단식이 BCL6 수치 변화 및 근육 유지에 어떤 영향을 미치는지 등을 알아보는 것이 핵심이다.

  • 인공지능 공감 능력, 사람보다 뛰어나다?

    인공지능 공감 능력, 사람보다 뛰어나다?

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    인공지능의 발전 속도는 매우 가파르다. ‘창작’이 가능하게 된 건 이미 한참 전의 일이 됐고, 무엇이 궁금할지 예상하기도 하고 직접 질문을 던지기도 한다. 인공지능이 빠르게 인간에 가까워져 가고 있는 와중에 ‘공감능력’도 가질 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

     

    공감능력 블라인드 테스트

    캐나다 토론토 대학이 「커뮤니케이션 심리학(Communication Psychology)」 저널에 내놓은 연구 결과에 따르면, 인공지능이 오히려 인간보다 신뢰할 수 있고 일관된 공감 반응을 할 수 있다. 감정적으로 도움이 필요한 사람들을 응대하는 전문 상담사의 역할까지 해낼 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다.

    토론토 대학 연구팀에 따르면 인공지능의 가장 뚜렷한 강점은 ‘지치지 않는다’라는 것이다. 아무리 훈련된 전문가라고 해도, 인간은 체력적인 한계가 있다. 감정적 긴장이 장시간 지속되면 지칠 수밖에 없고, 그로 인해 ‘반응의 질’이 달라질 수 있다. 하지만 인공지능은 기계이므로 그런 문제가 없다.

    연구팀은 챗GPT가 생성해낸 공감 반응에 대해 사람들이 어떻게 평가하는지를 알아보도록 했다. 실험의 구조 자체는 그리 복잡하지 않다. 일련의 긍정적, 부정적 시나리오를 만들고, 그것에 대해 해당 분야 전문가, 일반인, 그리고 인공지능이 답한 내용을 서면으로 만들었다. 이것을 참가자들에게 판단하도록 했다. 일종의 ‘블라인드 테스트’인 셈이다.

    시나리오와 답변 내용을 검토한 참가자들은 ‘더 잘 공감하는 것 같다’라고 생각하는 순서로 답했다. 결과는 인공지능의 승리였다. 인공지능이 내놓은 답이 가장 높은 선호도를 얻었다는 의미다. ‘고작 챗GPT가 내놓은 결과’라고 하기에는 가벼이 볼 수 없는 결과다. 

     

    인공지능 공감능력, 지치지 않는다

    어떻게 이런 일이 가능할까? 인간은 기본적으로 타인의 이해와 인정을 필요로 한다. 이를 통해 다른 사람과 연결돼 있다고 느끼고, 사회적으로 결집될 수 있다. 이는 인간사회에 공감이 필요한 가장 중요한 이유다.

    다만, 공감은 공짜가 아니다. 공감을 표현한다는 것은 자신의 감정을 소진하는 것이며, 이것이 반복되면 공감하는 사람은 정신적 피로를 느끼게 된다. 관련된 분야에 종사하는 사람들은 이러한 ‘감정적 소진’을 피하기 위해, 공감 능력을 조절하는 경우도 있다. 더 잘 공감해줄 수 있는 능력을 가지고 있음에도, 다른 사람에게 공감할 수 있는 에너지를 남겨두어야 하기 때문이다.

    하지만 인공지능은 그런 조절이 필요하지 않다. 할 수 있는 최대한 능력을 발휘하더라도, 얼마든지 지치지 않고 같은 품질의 공감을 제공할 수 있다. 연구팀의 실험에서 보여준 바와 같이, ‘특정 상황에 공감할 수 있는 능력’을 높일 수만 있다면, 그것을 균일하게 계속 발휘할 수 있다는 것이다. 체력 문제, 정신력 문제가 없다는 것은 인간과 비교했을 때 가장 뛰어난 장점이다.

     

    인공지능은 객관적이고 이성적

    게다가 일반인이든 전문가든 인간은 결국 자신만의 관점과 가치관을 가지고 있다. 뛰어난 공감 능력을 가지고 있다고 해도 마찬가지다. 어떤 사안에 대해서는 특히 깊게 공감할 수도 있고, 반대로 어떤 사안에서는 이성적으로 공감하기 위해 애써야 할 수도 있다. 

    물론 훈련된 전문가들은 이를 겉으로 드러내지 않고 능숙하게 해낼 수 있다. 하지만 자신의 관점과 가치관에 반하는 문제를 대할 때 정신적 자원이 심하게 소모된다는 사실 자체를 부정할 수는 없다.

    반면, 인공지능은 수많은 사람들의 사례를 분석하고 학습해, 철저하게 객관적이고 이성적인 판단을 할 수 있다. 자신만의 관점과 가치관을 갖게 되는 인간과 달리, 인공지능은 모든 정보를 동등한 무게로 살펴본 다음 가장 적합하다고 생각하는 답을 내놓는다. 감정적인 문제를 오히려 극도의 이성으로 접근해 해결한다고 할 수 있다.

     

    인공지능 공감능력, 인간 대체할까?

    연구팀에 따르면, 이 분야의 ‘노동력’이 점점 부족해지고 있다. 정신건강 문제를 겪는 사람은 광범위하게 증가하고 있는 데 반해, 신뢰할 수 있는 서비스와 자격을 갖춘 전문가는 줄어들고 있다는 것이 연구팀의 분석이다. 가장 기본적인 형태의 상담 업무 담당자들마저 상당수가 챗봇이나 생성형 AI로 대체되고 있는 것은 실제 체감할 수 있는 현실이다.

    그렇다면 이 빈 자리를 인공지능이 대체하게 해야 할 것인가? 연구팀은 이에 대해서는 회의적이다. 아마 대부분의 사람들도 비슷한 의견일 것이다. 현재로서는 ‘대체’가 아닌 ‘보완’에 가까워야 한다는 의견이 지배적이다.

    연구팀이 지적하는 핵심은 ‘깊이’의 문제다. 정신건강 문제를 치료하는 데 표면적 공감이 중요한 것은 사실이지만, 근본적으로는 보다 깊은 내면까지 들여다보려는 접근이 필요하다. 이는 단순히 많은 상황에 대한 시나리오를 습득하는 것, 각각의 상황에 알맞은 답을 내놓을 수 있는 것만으로는 불가능한 별개의 영역이다.

     

    인공지능이 해결해야 할 숙제

    연구팀은 또한, 인공지능에 대한 과도한 의존이 윤리적인 문제를 불러올 수도 있다고 지적했다. 인공지능 기술을 다루는 기업들이 실제 도움이 필요한 사람들을 의도적으로 조종하게 만들 수도 있다는 것이다. 외로움을 느끼는 사람으로 하여금, 실제 타인과 교류하게 하는 대신 인공지능 챗봇과 대화하는 데만 몰두하도록 만들 수 있다는 것이다. 이미 실제로 존재하는 현상이기도 하다.

    또 다른 문제는 인공지능에 대한 ‘불신’ 또는 ‘혐오’다. 인공지능이 진정으로 인간의 감정을 이해할 수 있을 것인가 하는 지극히 본질적인 문제다. 앞서 연구팀이 실시했던 테스트에서, 참가자들은 ‘누가 작성했는지 모르는 상황’에서는 인공지능이 생성한 답을 높게 평가했다. 하지만 사실을 알고 난 후에는 평가가 바뀌었다.

    이것이 단순한 편견일지, 아니면 어떤 뚜렷한 근거에 기반한 것일지 지금으로서는 알 수 없다. 다만, 시간이 지나면 인공지능에 대한 신뢰도는 달라질 것이다. 어려서부터 스마트폰을 접하며 자란 세대가 스마트폰을 폭넓게 활용하는 것처럼, 어려서부터 인공지능을 사용하며 자란 세대는 그에 대한 신뢰도가 더 높아질 수도 있다.

  • 장내 단백질 구성, 분자 단위로 분석하는 기술

    장내 단백질 구성, 분자 단위로 분석하는 기술

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    ※ 위 사진은 본문 내용과 직접적 연관이 없음 / Designed by Freepik

    이스라엘 바이츠만 과학 연구소의 연구팀이 대변 샘플을 통해 인체에 어떤 단백질이 과도하거나 부족한지를 밝혀낼 수 있는 방법을 제시했다. 연구팀은 이를 바탕으로 건강 상태를 더욱 폭넓게 진단하고, 건강 문제의 원인을 근본적으로 찾아낼 수 있다고 전했다.

     

    인간은 단백질의 집합체

    인간의 몸은 약 2만여 종의 단백질로 구성돼 있다. 머리카락이나 피부, 근육, 뼈처럼 우리가 실제로 보고 만질 수 있는 형태로 돼 있기도 하고, 눈에 보이지는 않지만 신체 기능에 중대한 영향을 미치는 세포, 호르몬, 효소, 항체 등으로 존재하기도 한다. 

    그런가 하면, 장내 환경을 구성하는 미생물도, 심지어 질병을 일으키고 인체에 해악을 미치는 바이러스도 단백질을 기반으로 한다. 그야말로 인간의 ‘건강’ 자체가 수많은 종류의 단백질에 의해 좌우되는 거대한 시스템이라 할 수 있다. ‘인간은 단백질의 집합체’라고 표현한다고 해도 과언이 아니라는 의미다.

    바이츠만 연구팀은 생물학 분야 국제 저널인 「셀(Cell)」을 통해, 대변 샘플로부터 어떤 음식을 주로 섭취하는지부터 장내 미생물군이 어떻게 구성돼 있는지, 어떤 단백질이 어느 정도 존재하는지까지 식별할 수 있다고 이야기했다. 

    대변 샘플에는 신체에서 소화된 음식물을 비롯해 미생물의 부산물까지 포함돼 있기 때문에, 해당 샘플의 주인이 어떤 건강 상태에 있는지를 확인할 수 있다는 것이다. 연구팀의 표현에 따르면 이 방법은 “미생물군을 연구할 때 일반적으로 사용하는 ‘DNA 시퀀싱’보다 더 정밀한 방법”이다.

    단백질이 수만 가지로 존재할 수 있는 이유는, 단백질이 약 20종의 아미노산으로 구성되기 때문이다. 아미노산의 조합과 순서, 그리고 결합을 통해 어떤 구조를 이루는지에 따라 저마다 다른 기능을 하는 단백질이 만들어진다. 

    단백질의 기능 차이는 구조의 차이와 밀접한 연관이 있다. 때로는 전체적으로 유사한 구조를 띠면서도 작은 차이로 기능이 달라지기도 한다. 이 때문에 서로 다른 단백질이라는 것을 식별해내기란 무척 어려운 작업이다. 

     

    대변 샘플로 체내 단백질 구성 파악

    바이츠만 연구소에서는 기존 DNA 시퀀싱과 질량 분석법을 결합해, 보다 세밀한 단백질 데이터베이스를 구축했다. 연구팀은 이를 ‘아이폼드(IPHOMED)’라고 명명했다. ‘숙주와 미생물군, 그리고 식단을 토대로 만들어낸 통합 단백질 유전체 데이터’라는 의미를 담고 있다.

    IPHOMED를 활용하면, 대변 샘플에서 발견된 단백질이 어떤 박테리아 균주로부터 나왔는지, 그 양이 어느 정도인지를 알 수 있다. 이를 바탕으로 미생물군 전체의 구성이나 활동을 해독할 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다.

    또한, 미생물군의 구성과 활동을 파악하게 되면, 그로부터 나오는 신호를 바탕으로 장에서 분비되는 단백질을 식별할 수 있다. 이렇게 확인한 정보를 통합하면 체내 미생물 군집부터 단백질 구성까지 포괄적인 정보를 얻을 수 있다는 것이다.

    바이츠만 연구팀은 이번 연구를 진행함으로써, 인간의 장에서 이전까지 알려지지 않은 수십 종류의 항균 펩타이드가 분비된다는 것을 발견했다. 항균 펩타이드는 미생물의 성장을 억제하거나 죽이는 역할을 할 수 있는 짧은 단백질이다. 이것이 천연 항생제처럼 작용해, 미생물군에 존재하는 박테리아 중 일부를 선별적으로 죽일 수 있다. 인간의 장이 스스로 미생물군 구성에 개입할 수 있다는 것이다.

    장에서 분비되는 단백질부터 미생물 구성까지 분석할 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다 / Designed by Freepik
    장에서 분비되는 단백질부터 미생물 구성까지 분석할 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다 / Designed by Freepik

     

    음식으로 얻은 고유 단백질까지 파악

    연구팀은 대변 샘플에서 확인할 수 있는 단백질의 97%를 식별할 수 있었다고 밝혔다. 연구팀은 나머지 3%를 밝혀내지 못했다는 점에 주목했으며, 이것들이 외부에서 섭취한 식단으로부터 유래했다는 결론을 내렸다.

    바이츠만 연구팀은 이후 수백 가지 식품에서 발견되는 단백질 데이터베이스를 추가로 작성하고, 각 식품에서 발견되는 고유한 단백질이 무엇인지를 정리했다. 이를 기존에 구축한 ‘IPHOMED’에 통합함으로써 어떤 사람이 무엇을 먹었는지까지 면밀하게 파악할 수 있게 됐다고 밝혔다.

    예를 들어, 연구팀은 독일과 이스라엘 출신의 자발적 참가자들을 대상으로 검증을 진행했다. 참가자들의 대변 샘플을 분석해 단백질을 검출한 결과, 두 그룹 모두 비슷한 수준의 밀을 섭취했다는 점을 확인했다. 또한, 독일 그룹은 돼지고기를 더 많이 섭취했으며, 이스라엘 그룹은 대부분 가금류 고기를 섭취했다는 차이점을 확인했다.

    또한, 참가자들에게 날마다 다른 식품을 다양하게 섭취하도록 한 다음, 어떤 식품을 언제 먹었는지 판단하는 실험도 진행했다. 그 결과 ‘언제 땅콩 5개를 먹었다’라는 식의 구체적인 사실까지 추적해낼만큼 민감한 분석이 가능하다는 점을 입증했다. 또 다른 실험을 통해서는 ‘셀리악 병’을 진단받은 어린이를 정확하게 식별해내기도 했다.

     

    질병 진단 및 치료에도 응용 가능

    이와 같은 정밀한 분석은 의료적으로도 응용할 수 있다. 바이츠만 연구팀은 미국, 독일, 이스라엘에서 각각 염증성 장 질환을 앓고 있는 환자들의 대변 샘플을 확보해 분석했다. 장과 미생물군 사이의 상호작용을 분자 단위로 해독함으로써, 같은 질환임에도 구체적인 원인이 다를 수 있다는 것을 밝혀냈다.

    연구팀은 질환의 유형을 진단하고, 현재 중증도를 판단하며, 어느 정도까지 병이 진행돼 있는지를 추적할 수 있는 단백질들을 식별해냈다. 이를 바탕으로 환자의 식단을 분석하고 어떤 문제가 있는지, 현재 장내에 문제가 되고 있거나 부족한 요소는 무엇인지, 어떤 방법으로 문제를 해결할 수 있는지 등을 정량적으로 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

    이 방법은 매우 정밀한 수준의 ‘단백질 지도’를 제공하지만, 여전히 발전 가능성을 가지고 있다. 다양한 케이스에 대한 분석 결과가 누적될수록 정확도는 점진적으로 개선될 것이다. 그렇게 되면 현재 장의 상태를 정확하게 파악하고, 무엇을 어떻게 해결해주면 되는지를 알 수 있을 것으로 기대된다. ‘개인 맞춤형 헬스케어’라는 시대적 메가 트렌드에 한층 더 부합할 수 있게 되는 것이다.

    체내 단백질 분석으로 무엇이 부족한지, 어떤 문제가 있는지 등을 분석할 수 있게 될 것으로 기대된다 / Designed by Freepik
    체내 단백질 분석으로 무엇이 부족한지, 어떤 문제가 있는지 등을 분석할 수 있게 될 것으로 기대된다 / Designed by Freepik

     

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