인간 노화의 생리 변화

 

인간 노화의 생리 변화

 

" 중년은 자신의 몸 중간 언저리가 보이기 시작하는 나이이다." - 밥 호프 [BOB HOPE ( 1903 ~ 2003 ),

 

 우리 모두는 늙는다는 것이 어떤 것인지 알고 있다. 20세의 사람은 40세의 사람과 다르고, 40세의 사람은 60세의 사람과 다르다. 그러나 노화의 외부적 신호들로 내부 생리학적 변화들을 확인할 때는 겉모습만으로 판단할 수 없다. 많은 사람들을 대상으로 수행한 연구들에서 모든 생리학적 기관계는 노화에 따라 쇠퇴하지만, 쇠퇴의 정도, 영향을 받는 기관계, 그리고 노화가 시 작되는 나이 등은 개인에 따라 아주 다양하고 특이적임을 보인다. 노화라는 것은 생체 분자의 신뢰성 손실에 의한 무작위적이고, 확률적인 과정이므로 인간 노화와 관련된 생리학적 손실의 다양성이 나타난다. 노화의 무작위적인 특성 때문에, 특정 개인의 특정 생리학적 시스템에 있어서 노화와 관련된 손 실 정도를 예측하는 것은 매우 어렵다. 노화와 연관된 생리학적 손실의 정도와 시기를 정확하게 정의하기 어렵다는 것은 기능적 쇠퇴를 서술하기 위하여 보편성을 활용해야 한다는 것을 의 미한다. 이 장에서 언급되는 특정 생리학적 시스템의 노화와 관련된 손실 정 도는 인간을 대상으로 수행한 수평적 그리고 수직적 연구의 결과를 근거로 평균 값을 기준으로 정하였다. 개인의 생리학적 손실이 시작되는 시기를 특 정하는 것은 불가능하다. 비록 우리는 시간에 따른 생리학적 변화를 " 노화와 관련된 ( Age - related )" 이란 용어를 사용할 것이지만, 인간에게 있어서 기능적 손실의 시작과 속도에 영향을 주는 다음과 같은 중요하고 측정 불가능한 변 수들을 명심해야 한다 

 

( 1 ) 노화의 궤적과 속도는 유아기의 성장과 발달 과정 에서 일어났던 사건들과 밀접한 관련이 있을 수 있다.

( 2 ) 환경적 그리고 생활 습관적 선택이 노화의 시작과 속도에 상당한 영향을 미친다.

( 3 ) 생식 기 능의 손실이 노화와 관련된 기능적 손실을 촉진한다. 이 장과 다음 장에서, 우리는 인간의 다양한 생리학적 기관계의 노화와 관련된 기능적 쇠퇴에 대해 고찰할 것이다. 이 장에서는 일반적으로 병 또는 사망을 유발하는 위험요소를 증가시키지 않는 생리학적 쇠퇴에 대해 집중한다. 사망률 혹은 질병률을 증가시킬 수 있는 노화와 관련된 질병이 쉽게 발생 하는 생리학적 기관계들인 순환계, 신경계, 골격계 등에 대해서는 다음 장에서 논의한다. 다만, 모든 기관계와 기관들을 다루지는 않을 것이다. 예를 들 면 폐(호흡계)와 간(담낭을 포함)등은 언급하지 않는다. 왜냐하면, 이런 기관들은 노화에 따른 변화가 적고, 변화의 범위가 대부분 노화와 관련된 진행 을 유발하는 순환계의 변화로 한정되어 있기 때문이다.

 

 신체의 구성과 에너지 대사의 변화 인체의 모양과 구성은 대부분의 경우 네 가지 중심요소인 물, 단백질, 지방 그리고 뼈 등의 상호관계에 의해 결정된다. 비록 생활환경과 개인적 선택이 인체 구성요소에 중요한 영향을 주지만, 단백질, 지방 그리고 력 등의 양(인체의 물 비율은 일생 동안 거의 일정하게 유지됨)은 일생의 생리학적 단계의 의해서도 영향을 많이 받는다.

 유아기부터 사춘기에 이르기까지 인체는 내부 장기들, 펴. 면역에 관여하는 세포의 성장과 발달에 집중하며, 이 기간 동안의 단백질 축적 속도와 양은 일생 동안의 나머지 기간 보다 높게 나타난다. 사춘기 이전까지는 인체의 모양과 구성면에서 성에 따른 차이가 크지 않지만, 사춘기에 접어들면 성대 연관된 특징들의 성장에 집중하기 시작한다. 남성에서의 근육 발달이 여성의 근육 발달을 추월하고, 여성의 경우는 지방 축적에 집중하게 된다. 양성 모두 에서 뼈의 양이 급격하게 증가하는데, 이는 최종 키 높이에 비례한다. 성장과 발달 시기에 인체의 모양과 구성은 유전적 요인과 밀접한 관련이 있으나, 현재 아동 비만의 유행 등을 비추어 보면 환경적 영향도 매우 중요하다.

 25 ~ 30 세 전후에 성장과 발달 과정이 완료되면, 인체의 크기, 모양, 무계 등은 대부분의 경우 우리가 직접 조절할 수 있는 요인들에 의해 결정된다. 정상적이고 활동적이며, 성장이 완성된 성인은 근육, 내부 장기들, 그리고 뼈 등 의 양에서 나이에 따라 서서히 감소하는 것을 경험하게 되나, 지방의 축적은 일생 동안 영양공급 및 운동 상태의 증가와 감소에 따라 역동적인 변화를 겪게 된다. 일생의 마지막 시기에 이르면 인체의 모든 구성은 감소가 빠르게 진 행된다.

 

이 절에서 우리는 나이에 따른 인체의 구성과 크기의 정상적인 변화 그 리고 그 변화의 기전에 대해서 알아볼 것이다. 에너지 공급과 소모가 어떻게 지방의 축적에 영향을 주는지에 대해 간단히 요약하는 것으로 시작한다. 또한 인체의 구성과 무게에 대한 나이에 따른 구체적인 변화를 좀더 근접해서 살펴본다. 에너지 평형은 에너지 흡수와 소모 사이의 차이다 대부분의 생명체와 같이 인간은 삶을 위한 기초적인 화학반응을 유지하기 위 하여 에너지를 필요로 한다. 에너지는 지방과 탄수화물 형태로 우리가 먹는 음식으로부터 나온다. (인간은 굶지 않으면, 단백질을 에너지 원으로 사용하 지 않는다.)

 지방과 탄수화물에서 세포의 에너지 물질인 ATP 를 생산하는 쟁 화학적 메커니즘에 대해서는 제 4 장에서 자세하게 서술하였다. 여기서는 우리는 체중을 유지, 증가, 혹은 감소시킬 수 있는 음식의 섭취(에너지 공급)와 신체 활동(에너지 소모)을 통합하여 평가하는 방법에 대해서 알아볼 것이다. 

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​ 우리의 에너지 섭취량은 음식 속에 든 지방, 단백질, 그리고 탄수화물의 양으로부터 쉽게 계산할 수 있다. 이 에너지는 주울 ( joule ) 로 측정된다. 1 주 울 ( J ) 은 1 뉴튼 ( N ) 의 힘으로 1 m 를 끌고 갈 때 필요한 에너지로 정의된다. 과학자들은 많은 양의 에너지를 다루어야 하기 때문에, 음식 속의 에너지를 일반적으로 킬로주울 ( kJ ) 로 표현한다 : 1 kJ = 1000 J. 당신은 음식 속의 에너 지를 킬로칼로리 ( kcal ) 라는 방식으로 표현되는 것을 알고 있을 것이다. 1 칼 로리 ( cal ) 는 물 1 g 을 1 ℃ 올릴 때 필요한 에너지이다. ( 1 kcal = 10' cal ). kJ 과 kcal 의 변환식은 1 kJ = 0.239 kcal 그리고 1 kcal = 4.184 kJ 이다.

 

 우리가 하루 동안 섭취하는 음 식물 속에 들어 있는 에너지의 총량은 우리가 하루 동안 섭취하는 에너지 섭취량이다. 비록 알코올과 단백질은 일반적으로 ATP 를 생산하는 물질로 사용 되지 않지만, 이들은 지방과 당으로 전환되고 체내의 에너지 저장 물질로 이 용될 수 있기 때문에 에너지 평형을 계산할 때 반드시 포함하여야 한다. 에너지 소비를 계산하는 것은 다소 복잡하므로, 간접열량계 ( indirect calorimetry ) 를 이용하여 측정하게 되는데, 이 간접열량계는 호흡에 관여하 는 가스들을 측정한 결과를 바탕으로 하여 에너지 소비량을 측정하는 장치 이다. 총에너지 소비량(total energy expenditure ; TEE)은 세 가지 요소를 포함하는데, 이는 휴식기 에너지 소비량(기초대사량 ; resting energy expenditure), 신체활동에 의한 에너지 소비량(physical activity), 그리고 음식 섭취에 따른 열발생(diet - induced thermogenesis) 으로 구성된다.

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 노화의 생리 휴식기 에너지 소비량 ( REE ) 은 생명현상에 반드시 필요한 기능 - 심장박동, 체온 유지, 뇌기능 유지 등을 유지하기 위하여 요구되는 에너지 양이며, 총에너지 소비량의 60 ~ 70 % 를 차지한다. 신체활동은 골격근을 움직이는 모든 행위에 의해 소비되는 에너지이며, 성인의 경우 평균적으로 총에너지 소비량의 20 % 를 차지한다. 그러나 총에너지에 대한 신체활동 에너지의 비율은 개인 간의 차이가 많다. 예를 들어, 잘 훈련된 운동선수의 경우 30 % 정도까 지 확대될 수 있지만, 신체활동을 거의 하지 않은 사람의 경우에는 단지 5 % 만 차지한다. 음식 섭취에 따른 열발생 ( Diet - induced thermogenesis ; DIT ) 은 소화, 흡수, 그리고 영양분의 저장에 필요한 에너지이며, 총에너지 소비량의 나머지 10 ~ 20 % 를 차지한다. 총에너지 소비량에서 DIT 가 차지하는 비율은 개인간 혹은 나이에 따른 변화가 적으며, 측정하기가 어렵고, 총에너지 소비 량 계산식에 상수로써 포함되어져야 한다.

 

 지방의 축적은 성숙이 진행되면서 일어난다. 일반적으로 성숙된 인간의 체내에는 40일 정도 사용할 수 있는 에너지가 지 방으로 저장되어 있으나, 탄수화물 형태로는 1일 분량의 에너지가 저장되어 있다. 따라서 우리는 에너지 평형의 계산을 위하여 성숙된 인체의 에너지 상태를 측정할 때, 지방 저장의 역학을 측정한다.

 양의 에너지 평형섭취량이 소비량 보다 클 때 - 은 지방 저장이 증가하고 체중이 증가하는 결과를 초래 한다. 음의 에너지 평형 - 소비량이 섭취량 보다 클 때 - 은 지방 저장과 체 중이 낮춰지는 결과를 초래한다. 에너지 섭취량과 소비량이 같을 때 에너지 평형 상태에 있다고 알려져 있다. 이러한 상태가 되면 체중은 변화가 없다. 따라서 우리 몸이 완전하게 성장과 분화 - 완전 성숙한 상태 - 가 되면, 체중은 몸에 저장된 지방의 양적 변화에 따라 변화한다.

 

  장기간 에 걸친 에너지 평형의 작은 변화가 체중 변화에 중요한 영향을 주기 때문에 체중 증가는 천천히 일어난다. 에너지 평형의 작은 변화가 지방 축적에 있어 서 오랜 시간이 걸린다는 것을 간단한 예로 알아볼 수 있다. 체중이 50 kg ( 약 100 파운드 ) 인 여성이 10 kg 의 저장된 지방을 가지고 있다고 생각하면, 이 여성은 389,000 kJ ( 38.9 kJ / g X 10,000 g ; 표 8.1 을 보라 ) 의 에너지를 지방으 로 저장하고 있는 것이다. 이 여성이 현재 에너지 평형을 이루고 있으며, 하 루에 8,370 kJ 의 에너지를 음식으로 섭취하고, 안정된 REE 와 DIT 로 각각 5,857 kJ 과 837 kJ 의 에너지를 소모하고 있다고 하자. 우리는 이 여성이 하루 동안 사용하는 신체활동에 의해 소비하는 에너지량을 계산할 수 있다.

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