본문내용
1. 노화와 생물의 수명
1.1. 노화와 인간의 수명
인간의 노화와 수명에 대해서 살펴보면, 인간은 출생하고 성장하다가 결국 늙어 죽게 되는 자연스러운 순환법칙을 따르고 있다. 이러한 노화의 진행 속도는 개인차가 있지만, 대부분의 사람들은 나이가 들수록 다양한 불편한 증상이 나타나게 된다. 이렇게 나이가 들어감에 따라 나타나는 변화를 노화라고 한다. 그리고 이러한 노화의 과정이 진행되다가 결국에는 사망에 이르게 되는데, 이 시점까지의 기간을 수명이라고 부른다.
우리나라의 평균수명을 살펴보면, 1985년에는 남자가 64.9세, 여자가 71.3세였으나 1990년에는 남자 66.9세, 여자 75세로 평균 70.8세였다. 그리고 1997년에는 남자 66.8세, 여자 76세로 평균 72.4세까지 증가했다. 이처럼 인간의 평균수명은 점점 길어져 왔는데, 이는 의학 발달과 환경위생 개선에 따른 출생률 증가에 기인한 것이지, 절대적인 수명 연장은 아니다.
1.2. 다른 생물의 수명
세균과 같은 단세포 생물은 2분법으로 증식해가기 때문에 한계수명이 없다" 매미나 하루살이와 같은 곤충은 성충이 되면 몸 속의 주된 세포는 세포분열도 못하고 곧 죽어버린다" 그러나 강장동물인 불가사리는 몸이 양분되면 나누어진 파편에서 각각 완전한 개체가 재생되며, 플라나리아와 같은 것은 몸을 180조각으로 나누어 놓아도 각 조각에서 새로운 개체가 재생된다" 이처럼 재생력이 강한 생물의 경우 개체의 수명도 확실치 않다" 일반적으로 몸집이 큰 동물이 수명이 길고, 몸이 작은 동물이 수명이 짧은데, 이는 체중당 에너지 소비량이 작은 큰 동물이 수명이 긴 것으로 설명된다" 또한 두뇌의 우수성 관점에서 보면, log(수명) = 0.636 log(뇌중량) - 0.222 log(체중) + 1.035의 수식으로 수명을 나타낼 수 있다고 한다"
1.3. 세포의 노화
1960년대에 미국의 생물학자 헤이플릭은 세포배양 연구를 통해서 인간태아의 세포는 약 50번 분열을 반복하면 분열능력을 상실한다는 것을 발견했다. 또, 50번을 분열하는 능력이 있는 태아의 세포를 20번 분열하였을 때 액체질소 속에 넣어서 동결하여 3~70 주일간을 보존한 후에 다시 해빙하여 배양을 시작하였더니 동결기간과는 상관없이 나머지 분열횟수, 즉 30번을 분열하고는 정지하였다. 또, 노인으로부터 채취한 세포와 젊은 사람으로부터 채취한 세포를 섞어서 배양해 본 결과 각각의 세포는 서로 상대방의 영향을 받지 않고 자신의 수명만큼 분열한 후 사멸하였다. 이와 같은 실험결과로부터 헤이플릭은 정상세포는 영원히 살 수 있는 것이 아니고, 각각에 정해진 수명이 있다는 것을 제창하였다. 늙은 세포는 젊은 세포와 같이 규칙적이고 팽팽한 형태를 취하지 않고 부풀은 형태를 하고 있다. 세포 속의 구조도 이상하게 되어 있어서 핵이 깨어지거나 변성과립이라고 일컫는 것이 나타나게 된다. 그러나, 암세포와 생식세포와 같이 노화나 죽음과는 관계가 없는 예외의 세포도 있다."라고 설명하고 있다.
2. 노화와 수명에 대한 학설
2.1. 프로그램설
프로그램설은 노화나 수명도 발생 및 분화와 마찬가지로 유전자인 DNA의 어느 곳에 계획되어 있어서 이 계획에 따라 늙어가는 것이라고 생각하는 것이다. 이 프로그램을 지지하는 뚜렷한 증거는 유전적 조로증이다. 조로증 환자의 세포를 배양해 보면 정상세포 수명의 반 이하이다. 이것은 노화 유전자가 있다는 간접적인 증거가 된다.
염색체 말단부위인 텔로미어는 TTAGGG 염기서열의 수많은 반복으로 이루어졌는데, 이 부분이 노화와 밀접한 관계가 있다고 보고되었으며, 염색체의 구조와 기능에 중요한 역할을 한다. 예컨대, 염색체 재조합의 제어를 조절하고, 염색체 말단부위를 핵막에 부착하도록 한다. 이것은 세포분열할 때마다 50bp씩 짧아지고, 더 이상 짧아질 수 없는 위기에 도달하면 죽든지 아폽토시스에 도달하게 된다. 그러나 암세포는 그러한 위기가 없고, 특이한 효소인 텔로메라아제가 활성화되어 다시 텔로미어가 복구되며, 불멸의 세포가 된다. 따라서, 텔로미어는 세포분열을 조절하는 시계로서 작용한다는 것을 보여준다.
2.2. 손상설
손상설은 DNA손상, 단백질의 가교 유래인자 손상설 등이 있으나, 근래에 활성산소가 노화의 원인자로 지목되어 연구되고 있다.
첫째, 진정한 손상설은 DNA에서 RNA로 전자될 때, 또 RNA에서 단백질로 번역될 때 착오가 일어나서 아미노산의 배열순서가 정상적인 것과 다른 이상 단백질이 만들어져 버리는 경우이다.
둘째, DNA손상설은 노화나 수명의 원인은 DNA의 손상에 의한다는 것이다. 유전자의 DNA가 긴 분자이기 때문에 방사선이나 자외선이 DNA를 파괴하여 DNA가 절단됨으로써 세포의 노화나 수명이 촉진된다는 것이다. 그러나 일본에서 원자폭탄 피폭자에 대한 조사에 따르면 방사선이 노화를 촉진한다는 결과는 얻기 어렵다. 그 이유는 방사선 등으로 상처를 입은 DNA는 수복되기 때문인 것으로 알려졌다. 조로증 환자에 방사선을 조사하더라도 DNA가 상해를 치유하는 힘이 정상적으로 나타나는 것으로 보아 더 구명되어야 할 과제이다.
셋째, 가교설은 뵈르크스텐이라는 화학자가 주장했는데, 그는 세포 속의 여러 가지 단백질 사이에 가교가 생기는 것이라고 생각하였다. 가교가 생기면 각각의 단백질 분자가 고유의 작용이 손상되고, 결국 세포의 기능저하가 일어나 차츰 노화가 일어난다는 것이다. 만일 이 단백질 사이의 가교가 끊어지면 세포의 기능은 본래대로 돌아갈 것이다. 그래서 뵈르크스텐은 단백질 사이의 가교를 절단하는 효소를 발견하면 인간은 800세까지도 살 것이라고 말한 바 있다. 이 가교는 단백질 사이뿐만 아니라 DNA와 단백질 사이, DNA와 DNA사이에도 생길지 모르나, 아직은 실험적 증거가 없고, 현재로서는 세포 밖에 있는 콜라겐이라는 단백질에서 가교가 일어나고 있음이 발견되었을 뿐이다.
넷째, 활성산소설은 현재 가장 많이 연구가 집중된 설로서, 인간의 수명은 유전적 요인보다는 환경적 요인에 따라 결정된다는 것이다. 여기에서 산소를 가장 결정적이 요인으로 보고 있다. 산소는 95%가 좋은 산소로서 영양소를 산화시켜 ATP로 만들어 주는 일을 하지만 5%는 활성산소로서 독성이 강하다. 활성산소는 생체세포를 공격하여 지질과 단백질 핵산을 파괴하고, 여러 가지 효소기능들을 저해하여 질병(암과 노화)을 촉진한다. 우리 몸은 건강을 저해하는 저해요인에 대하여 방어하는 시스템을 가지고 있는데, superoxide dismutase, glutathione peroxidase, catalase 등과 같은 효소가 활성산소를 제거해준다. 또한 섭취한 음식물에 포함되어 있는 토코페롤과 비타민C 등은 항산화제로 작용하여 해독작용을 한다. 제한식은 소식을 말하는데, 소식은 동물의 성장과 발육이 지연되어 수명이 연장될 것이라는 가설을 Macay가 제안하였다. 또한 심한 운동은 운동으로 생산되는 활성산소를 제거할 수 없기 때문에 활성산소에 의한 손상을 받게 되나 규칙적인 보통운동은 스트레스를 해소하고 신체의 항상성도 유지시켜 준다. 피부노화의 가장 큰 요인은 자외선인데, 피부에 조사되면 UV가 직접 피부세포를 파괴하는 것은 아니나 활성산소가 생산되고 이것이 피부나 진피를 공격하여 파괴...
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