노화, 늙는 이유 혹은 원인, 왜 생물은 늙는 걸까

노화 aging,senescence

 

노화(老化, 문화어: 로화, ageing)는 시간이 흐름에 따라 생물의 신체기능이 퇴화하는 현상이다. 세포의 노화는 세포가 분열할 수 있는 능력을 잃어버리는 것으로 나타난다. 노화는 일반적으로 스트레스에 대처하는 능력이 감소하고 항상성을 유지하지 못하게 되며 질병에 걸리는 위험이 증가하는 것이 특징이다.

 

 

노화는 일정한 속도로 서서히 늙는게 아니라 갑자기 늙는 나이가 있다

인간의 노화는 평생 딱 세 번 급속도로 진행된다는 연구 결과가 발표되었다.

 

과학학술지 '네이처 메디신'에 따르면 미국 스탠퍼드대 연구진의 논문에 따르면 만 34세, 60세, 78세에 노화가 급속도로 진행된다. 

 

https://www.nature.com/articles/s41591-019-0673-2

https://www.sciencealert.com/more-than-4-000-blood-tests-suggest-our-bodies-age-in-3-distinct-shifts

More Than 4,000 Blood Tests Suggest Our Bodies Age in 3 Distinct Shifts

 

늙는 이유 1 : 헤이플릭 한계 (Hayflick limit)

헤이플릭은 세포를 최적의 조건에서 배양하더라도 60-70차례 분열하면 세포분열을 멈추고 노화상태에 빠지는것을 알아냈다. 이와 같은 정상 체세포의 세포 분열 한도를 헤이플릭 한계라고 한다.

 

헤이플릭 한계는 염색체 끝에 붙어있는 텔로미어라는 유전적 완충장치가 세포분열때마다 조금씩 손실되기 때문이다.

세포복제 횟수가 50-60회 도달하면 텔로미어가 바닥나고 세포는 예정된 프로그램에 의해 아포토시스(세포사 또는 세포자멸)을 거처 스스로의 생을 마감하도록 되어있다.

 

텔로미어 (Telomere, 말단소립)

진핵생물의 염색체 말단에 존재하는 염기서열.유전적 암호를 지니고 있지 않기에 어떠한 단백질로 번역되지 않지만,〈노화〉와 암에 관련된 부위이다.

 

텔로미어(telomere)는 염색체 말단부에 위치하는 5、- TTAGGG-3、염기의 반복으로 이루어진 single strand DNA이다.

 

세포는 세포를 복제한다. 복제 과정에서 DNA 중합효소 (DNA Polymerase)를 이용해 DNA를 복제한다

DNA 중합효소는 오직 5' -> 3' 방향으로만 DNA를 복제할 수 있다. 

DNA를 복제하는 선도가닥과 달리지연가닥의 경우 5'말단의 RNA프라이머를 DNA 뉴클레오타이드로 대체할 수 없기에 지연가닥의 마지막 염기서열들은 복제되지 않는다.

(위의 그림의 아래 보라색 DNA 그림중 짧은것이 새로 복제되었으나 짧아진 DNA다)

 

복제를 마치고 난 새로 생성된 두가닥의 DNA는 짝이 맞지 않게 된다. 복제를 반복할 수록 DNA 가닥이 끝부분부터 조금씩 파괴된다.이 선형 염색체 말단을 보호하기 위해 말단에 붙어있는 아무 의미없는 염기서열로, 암호화하고 있는 단백질이 없기에 DNA 복제 과정에서 유전암호 대신 텔로미어가 조금씩 소모되면서 DNA를 보호한다. 많은 진핵 생물들이 말단소립을 보유하고 있으며, 말단소립의 염기서열은 대개 비슷비슷하다.

 

텔로미어가 길면 오래 사는 경향이 연구를 통해 확인되고 있다고 한다.

 

 

늙는 이유 2 : 내분비계 변화

노화에 따라 호르몬 분비능력이나 수용체 반응 정도의 차이와 같은 내분비계의 변화가 관찰되며 노화와의 인과관 계에 대해 관심을 받고 있다. 노화에 따른 내분비계의 변화 중 특징적인 것으로는 ① 여성 호르몬과 남성 호르몬의 감 소(menopause/andropause). ② 부신의 dehydroepiandrosterone(DHEA) 감소(adrenopause), ③ GH/IGH-1 감소(somatopause)로 요약할 수 있다. 그러나 연령 증가에 따른 내분비계의 변화가 과연 노화의 원인 또는 노화 속도를 빠르게 하는 원인적인 영향을 미치 는 것인지, 아니면 노화에 따른 결과인지에 관해서는 불명확하다. 

 

 

늙는이유 3: 산화 스트레스

산화 스트레스의 생성이 증가하거나 방어기제에 장애가 있는 경우 지속적으 로 산화 스트레스에 의해 세포가 손상되어 세포의 수명이 단축되고 궁극적으로 개체의 수명이 줄어들게 된다. 즉, 산소를 매개로 한 에너지 대사를 이용하는 개체에서는 필연적 으로 생성되는 산소 라디칼의 효과적인 제거가 중요하며 따 라서 산화 스트레스에 대한 효율적인 방어 시스템이 에너지 대사과정중 지속적으로 생성되는 산소 라디칼에 의한 세포 손상과 이에 기인한 노화에 중요한 역할을 할 것으로 생각 되며 산화 스트레스에 대한 방어기제에 관여하는 인자에 관 해 많은 관심이 기울여져 왔다

 

 

늙는이유 4:  미토콘드리아 노화

미토콘드리아는 그 자체의 유전정보를 가지고 있으며 특히 산화 스트레스가 많이 생성되는 장소에 존재하는 특성과 함께 손상에 대한 복구 시스템이 핵내 유전 정보에 비해 불완전하여 유전 정보의 손상에 취약하다는 특성을 가지고 있 다.

 

 

늙는 이유 5 : insulin/IGF-1 pathway

효모를 위시한 진핵생물의 몸은 성장을 관장하는 프로그램을 가지고 있는 데, 성장호르몬에 의해 촉발되는 insulin/IGF-1 pathway라고 하는 이 신호계는 어릴 때는 성장을 야기한다. 하지만, 그 이후에는 노화를 촉진하는 시스템으로 탈바꿈하는 것이 알려졌다.