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미토콘드리아와 활성산소

미토콘드리아, ATP
- 미토콘드리아 : 진화의 숨은 지배자
- 활성산소 : 노화의 주범, 활성산소의 두 얼굴
- 미토콘드리아 -> 세포자살
- 미토콘드리아와 활성산소



여성들이 일반적으로 남성들 보다 더 오래 사는 이유에 대한 단서가 규명됐다. 인체의 경우 일반적으로 여성들이 남성들 보다 5-6년 더 오래 사는 것으로 알려져 있는 바 2012.8.3일 영국 Lancaster 대학 연구팀등이 'Current Biology'지에 밝힌 총 13종의 수컷과 암컷 초파리를 대상으로 미토콘드리아를 분석한 결과에 의하면 미토콘드리아 DNA내 수 많은 변이들이 수컷들이 얼마나 오래 사는지와 노화되는 속도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 반면 이 같은 변이는 암컷의 노화에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
연구팀은 "모든 동물들이 미토콘드리아를 가지고 있으며 일반적으로 암컷들이 수컷들 보다 더 오래 사는 것은 많은 동물 군에서 흔한 경향이 있는 바 이번 연구결과 미토콘드리아 변이가 대부분의 동물에서 수컷들이 암컷들 보다 더 빨리 늙게 만드는 원인일 수 있는 것으로 나타났다"라고 밝혔다.

 

 

닉 레인의 <생명의 도약>(2011, 글항아리 p454~459)

자유 라디칼 누출에 따라 수명이 변한다. 자유 라디칼의 누출이 빨라질수록 수명은 더 짧아진다. 자유 라디칼누출 속도는 대체로 대사율, 다시 말해서 세포가 산소를 소비하는 속도에 의해 결정된다. 몸집이 작은 동물은 대사율이 높다. 이들의 몸을 이루는 세포는 있는 힘을 다해 산소를 소비하고, 가만히 있을 때조차도 맥박이 1분에 수백 번씩 뛴다. 이렇게 빠른 호흡을 하면, 자유 라디칼누출이 많아지고 수명이 눈 깜짝할 사이에 지나간다. 이와 대조적으로 몸집이 큰 동물은 대사율이 낮다. 심장 박동은 느리고 자유 라디칼 누출도 적다. 이런 동물들은 더 오래 산다. 그런데 조류는 그들의 대사율을 토대로 ‘살아야 하는’ 것보다 훨씬 더 오래 산다. 이를테면 비둘기는 약 45년을 사는데, 이는 크기와 대사율이 비슷한 쥐에 배해 놀랍게도 10배나 더 오래 사는 것이다. 이런 차이가 자유 라디칼 누출로 대부분 설명될 수 있다. 새들은 산소 소비량이 비슷한 포유류에 비해 자유 라디칼 누출이 거의 10배나 적다. 박쥐에도 똑같이 적용된다. 이유가 무엇이든, 부정할 수 없는 사실은 자유 라디칼 누출이 적으면 대사율에 관계없이 수명이 길어진다는 것이다.
자유 라디칼 누출에 따라 달라지는 것은 수명만이 아니다. 건강한 기간도 함께 변화한다. 쥐와 인간은 같은 질병을 앓는다. 그러나 쥐가 2~3년이면 발병하는 데 반해, 우리 인간은 수십 년의 시간이 걸린다. 일부 퇴행성 질환은 쥐와 인간에서 정확히 같은 돌연변이가 원인이 되어 발병하지만, 마찬가지로 수십 년의 시간 격차가 나타난다. 자유 라디칼이 빠른 속도로 누출되면 퇴행성 질환이 빠르게 발병한다. 만약 자유 라디칼 누출 속도가 느리면 퇴행성 질환의 발병이 늦어지거나 걸리지 않는다. 이를테면 새들은 대부분의 포유류에서는 일반적인(박쥐는 예외다) 노화 관련 질환을 거의 겪지 않는다. 이런 관점에서, 충분히 젊었을 때(미토콘드리아가 손상되기 전 중년도 괜찮다.) 열량 제한을 시작하면 노화는 물론, 노화 관련 질환까지 예방되는 이유를 알 수 있다. 열량 제한을 하면 자유 라디칼의 누출이 낮아지고, 손상을 방지하는 미토콘드리아 막을 강화하여, 미토콘드리아 수를 늘림으로써 생체 시계를 ‘젊음’으로 되돌려 ‘다시 맞추게’된다. 이렇게 하면 수백 개의 염증 유전자의 스위치가 꺼지고 유전자는 청년의 화학적 환경으로 되돌아가는 한편, 예정된 세포 죽음에 대처해 세포를 강화한다. 암과 퇴행성 질환이 함께 억제되고, 따라서 노화의 속도도 늦춰진다.
1998년, 일본의 기후(Gifu) 국제 생명공학 연구소에서 다나카 마사시와 그의 동료 연구진은 미토콘드리아 DNA에 공통적인 변이가 있는 사람들을 조사했다. 이 변이는 단 하나의 DNA 문자가 바뀐 것이다. 이 변이로 인해 자유 라디칼 누출이 조금 감소되는 효과가 나타나는데, 그 효과는 어느 한 순간에 겨우 검출될 정도로 미미하지만 일생 동안 지속된다. 그러나 그 여파는 대단하다. 50대 전에는 차이가 없다가 50이 넘어가면 두 유형 사이에 차이가 벌어지기 시작한다. 80대에 이르면 이로운 돌연변이가 있는 사람들은 어떤 이유에서든 병원에 갈 확률이 절반으로 줄어든다. 이로운 돌연변이가 있는 사람들은 100세까지 살 확률이 두 배나 더 높다. 이는 이로운 돌연변이가 있는 사람은 종류에 관계없이 노화 관련 질환에 걸릴 확률이 절반으로 줄어든다는 것을 의미한다. 다시 말하지만, 내가 아는 의약품 중에는 이런 충격적인 효과를 지닌 것이 없다. 미토콘드리아에서 일어나는 미미한 변화가 노화 관련 질환으로 병원에 갈 위험을 절반으로 줄이고 100세까지 살 가능성을 두 배로 늘리는 것이다. 노년 연구가 늘어나 회색으로 변해가는 우리 지구에서 고통스럽고 비용이 많이 드는 노인 건강 문제에 관해 진지하게 고민하고 있다면, 이는 확실한 출발점이 될 것이다. 열심히 소문내자!