1. 피부의 변화
사람 피부는 몸에서 가장 큰 기관이며 우리 몸과 외부와의 경계를 짓는 것으로 이용된다. 우리의 피부는 몸의 내부 구성성분을 둘러싸고 있을 뿐만 아니라 때때로 가혹하고 해로운 외부 환경으로부터 그것을 보호하기도 한다. 예를 들어, 자외선과 같은 해로운 태양 방사광은 인체 피부 안으로 투과되지 않는다. 우리의 피부는 또한 독성물질의 침입에 대항하는 장벽을 형성함으로써 선천면역에 참여한다. 피부의 보호기능에 더하여, 피부는 체온조절 시스템과 촉각에 대한 감각 시스템으로 작용하는 기관 이다. 이 절에서는 피부의 기초적인 구조와 노화가 그것에 어떻게 영향을 주는지, 피부에 대한 노화성 변화에서 환경적 요소들의 역할 등에 대해서 논의할 것이다. 면역계에서 피부의 기능은 뒷 절에 있는 " 면역계의 변화"에서 간단하게 서술할 것이다.
1) 피부는 3개의 층으로 구성된다.
피부에는 표피(epidermis), 진피(Dermis), 피하지방조직(subcutaneous fat tissue)등 3개의 층이 있다. 표피는 피부의 제일 바깥쪽 층이다. 이것은 5개의 층으로 구성된다 : 각질충, 투명층, 과립층, 가시층, 기저층이 그것이다. 비록 각 충들은 각각 특수한 기능을 가지고 있지만, 표피의 전 체적인 목적은 기저층에서 생산되는 살아 있는 피부세포인 각질형성세포 ( keratinocytes ) 를 각질충의 평평하고, 단단하며, 활력이 없는 세포로 준비시 키는 것이다. 이 죽은 피부세포는 2주일 뒤에 피부에서 떨어져 나가고 각 층 을 통하여 위로 올라오는 새로운 죽은 피부세포로 대치된다. 이 과정을 통하 여, 태양 방사광 혹은 다른 위협에 의해 손상받은 세포들은 떨어져나가고 내부에 있는 층은 보호된다. 표피 또한 몇 가지 특화된 세포를 포함하고 있는데, 색소를 만드는 멜라닌세포(melanocytes), 면역계에서 기능을 하는 랑게르 한스세포 (Langgehans cells), 감각 수용체를 형성하는 메켈세포(Merkel cells)가 있다.
진피는 대부분이 연결조직으로 구성되어 있고 표피보다 훨씬 두텁다. 여기에는 피부의 기관들인 외분비(땀)샘, 모낭, 피지 (기름)샘, 모세혈관, 그리고 신경말단 등이 존재한다. 이런 구조물들은 탄력단백질, 콜라겐, 엘라스틴 섬유 등의 망상구조에 의해 지지되고 있다. (콜라겐은 진피의 건조중량의 약 70 %를 차지한다.) 진피는 피부의 유연성을 담당하고 촉감과 압력의 수용신호를 전달하는 데 도움을 준다. 이것은 또한 체온 조절에 관여한다. 땀샘은 내부 체온이 올라갈 때 피부 밖으로 수분을 배출하여 증발시켜, 내부의 열을 냉각시키는 기능을 한다. 반대로 추위에 노출되었을 때, 피부에 있는 혈관을 수축시켜 내부 장기로 혈액을 보내는 역할을 한다. 피부의 제일 바닥층을 구성하는 피하지방조직은 지방세포와 혈관을 가지 고 있다. 지방충은 완충작용과 절연작용을 제공한다. 이것 또한 피부 자체와 동의 온도를 조절하는 것에 도움을 준다.
2) 주름은 피부의 탄력과 피하지방의 소실에 의해 발생한다 주름은 노화 증상에서 가장 시각적으로 확인되는 결과 중에 하나이다.
이 현상은 인구의 100 %와 몸의 모든 부분에서 발생한다. 주름의 근본적인 원인은 진피에서 발달되는 피부 세포의 숫자가 감소하고, 피부 세포들의 정상적인 기능의 변화, 피하지방의 감소 등이다. 피부 세포 수의 노화성 감소는 피부를 잃게 하며, 표피에서 발생한다. 세포의 감소는 말단소립체(telomere)의 단축 에 의해 발생하는 세포 분열 속도의 감소 때문에 발생한다. 몇 개의 연구들에서 노화에 따라 기저층의 체세포 수가 감소한다는 것을 확인하였 다. 피부 세포 소실에 따라서 엘라스틴과 콜라겐의 생산이 줄어들고, 피부는 상당한 정도로 탄력성을 잃는다. 피부는 또한 콜라겐의 비효소적 교차결합이 증가함에 따라서 탄력성을 잃게 된다. 새롭게 만들어지는 교차결합 과 함께 단백질의 탄력성이 줄어들고 진피는 납작해진다. 탄력성의 소실과 함께 표피는 더 이상 내부의 진피와 피하지방의 불규칙적인 구조를 매끈하게 덮을 수 없게 된다.
노화에 따른 피부 구조의 불규칙성을 만드는 가장 중요한 요인은 피하지방 조직층에 보관된 지방의 감소이다. 일반 성인의 경우에는 체지방의 대부분이 피하지방에 있다. 젊은 성인( 20세에서 40세까지)은 체내에 고르게 지방을 보관하는 경향이 있지만, 나이가 60 세 이상이 되면, 복부(남성), 둔부(여성), 그리고 엉덩이에 지방을 더 많이 저장하게 된다. 더욱이 알 수 없는 이유로 얼굴, 팔, 다리의 피하지방이 줄어든다. 노화가 진행됨에 따라 이런 부분의 피하지방 소실은 불규칙성을 만들고 상대적으로 탄력성을 잃어버린 표피에 덮이게 되는데, 이것이 주름을 만드는 요인이다.
3) 자외선은 시간 경과에 따라 피부에 상당한 손상을 유발한다.
공해, 흡연, 과도한 알코올 섭취 등과 같은 외적인 요소들은 피부에 상당한 손상을 유발할 수 있다. 그러나 90 %이상의 시간 - 의존성 환경적 피부 손상은 햇빛 노출에 의해 발생한다. 광노화(photoaging)- 자외선에 의한 장기적인 피부손상 - 는 주로 진피에서 발생하고 임상학적으로 광선탄력섬유증(solar elastosis)으로 알려진 상태인 비정상적인 탄력조직의 축적으로 발생한다. 손상된 엘라스턴과 콜리겐 섬유의 축적은 세포외기질의 기능이상을 유발하고 피부의 탄력성을 줄이고, 주름을 만들며, 모세관 확장증(telangiectiais)(확장된 가는 혈관이 피부 표면으로 나타나는 현상)을 유발한다. 더욱이 태양 광선에 반복된 과다노출은 (즉, 햇볕에 의한 화상) 멜라닌 세포를 손상시킨다. 멜리닌 세포의 기능과 구조의 변화는 유전적으로 위험 요소를 가진 사람에게서 흑색종(melanoma)이라 불리는 피부암을 만들 수 있다. 피부를 보호하는 멜라닌 색소를 생산하는 멜라닌 세포의 능력의 중요성은 검은 피부가 밝은 피부에서 보다 훨씬 더 느리게 광노화 현상이 발생한다는 사실로 명확해진다. 광노화와 광선탄력섬유증의 원인은 아직까지 구체적으로 밝혀져 있지 않았다. 대부분의 연구는 자외선이 발생시키는 활성산소족(reactive oxygen 산소가 중심이 된 자유 라디칼로 알려져 있음)이 중심적인 역할을 할 것으로 제시하고 있다. 활성산소족의 비공유 전자쌍은 다른 분자들과 재빨리 반응하고 단백질의 구조와 기능을 변화시킬 수 있다는 4 장의 내용을 기억하라. 콜라겐과 엘라스턴이 매우 느리게 순환하기 때문에 손상된 엘라스 틴 섬유는 진피의 망상 구조에 축적되는 경향이 있다. 엘라스턴 섬유의 손상 은 또한 면역반응을 유도할 수 있는데, 이는 진피의 손상을 더욱 가속화시킨다. 많은 연구들은 활성산소족에 의해 손상된 조직에 있어서 반복 적인 면역제의 반응은 피부 노화를 가속화한다는 것을 보여주고 있다.
광노화는 완전하게 막을 수 있다 - 태양과 태닝 부스의 해로운 자외선에 자신을 노출시키지 마라. 그러나 많은 사람들이 이런 과감한 조치를 할 수 없거나 원하지 않기 때문에, 태양빛에 노출되는 시간을 줄이고 자외선 차단 제를 사용함으로써 광노화와 피부암의 위험요소를 상당히 줄일 수 있다.
4) 메일라이드 반응과 노화
생리학적 기능에서 노화성 감퇴의 대부분은 단백질의 생화학적 재배열의 결과로 발생하는데 이는 음식이 가열될 때 갈색으로 변화는 과정과 많이 닮아 있다. 메일라이드 반응으로 알려진 음식의 갈변화를 유도하는 생화학적 과정은 동맥혈관의 경화, 관절의 움직임 둔화, 눈의 수정체를 두껍게 하고, 생명을 위협하지 않는 다양한 변화를 유발한다ㅏ. 여기에서 우리는 메일라이드 반응의 생화학과 인체의 노화에 미치는 영향에 대해 간략하게 논의한다.
메일라이드 반응은 세 단계로 발생한다.
첫번째, 포도당 혹은 과당 분자들이 아미노산과 반응하여 쉬프 염기를 즉 아미노기의 질소 원자가 포도당 혹은 과당의 탄소원자와 이중결합을 가지고 있는 화합물을 만든다.
두번째, 쉬프염기는 아마도리 생산물을 만들기 위한 비효소적 재배열 과정을 진행한다. 아마도리 생산물들은 쉬프 염기보다 훨씬 안정성이 높고 세포 안에 축적될 수 있다.
세번째, 회종당화산화물 이라는 물질을 만든다. 이 물질은 아마도리 생산물에 의해 연결된 두 개의 단백질 분자로 구성된다. 교차 결합이라고 불리는 이 연결은 단백질의 구조를 변형하고 최종적으로 단백질의 기능을 변형시킨다. 최종당화산화물들은 굉장히 불용성이고 분해가 쉽게 안 된다. 이 생산물들이 가열되면, 갈변화가 발생한다.