세포 청소원: 오토파지(Autophagy)와 마이토파지(Mitophagy)가 해주는 세포의 재활용
우리 몸은 청소를 싫어하지 않는 것 같습니다. 우리 몸은 쉬지 않고 세포를 복구, 유지 및 재활용하기 때문입니다. 이러한 과정은 체내 모든 곳에서 생명 유지에 필수적인 단백질을 통해 대규모로 일어납니다. 그리고 이처럼 지속적인 생명 유지 현상은 우리 몸 각 세포에서 주기적으로 발생하며 세포마다 손상된 세포를 재활용하는 방법 또한 각각 다릅니다. 오토파지와 마이토파지는 손상된 세포 처리에 필수적인 세포 청소 과정에서 가장 중요한 역할을 합니다.
먼저 이와 같은 세포 청소 과정이 왜 중요한지 알아보도록 하겠습니다. 그 다음 세포에서 재활용 및 재생 과정이 일어나는 방식과 세포의 생명 주기와 손상된 세포를 청소하는 과정을 알아보도록 하겠습니다.
세포 청소가 건강에 유익한 이유
대부분 단백질은 생명 유지에 필수적인 역할을 합니다. 그러나 이러한 단백질 대부분은 서로 다른 기능을 하면서도 한 가지 공통점이 있습니다. 그것은 역할을 마친 모든 단백질은 반드시 분해된다는 사실입니다. 그러한 단백질이 간 효소이거나 세포 구조를 이루는 요소이거나 면역 체계의 일부로 우리 몸을 보호하는 역할을 하거나 상관없이 이들은 궁극적으로 수명을 다하게 되므로 우리 몸에서 처리되어야 합니다.
이것은 정상적인 세포 생명 주기로 전체적인 건강을 유지하는 데 필수적인 과정입니다. 이러한 세포 재생 과정은 우리가 일상 업무를 완수하고 모험을 즐기며 최고의 인생을 살 수 있게 하는 원동력이 됩니다.
그러나 우리 몸이 스스로 그러한 과정을 지속하는 것이 어렵게 되거나 비효율적이게 되면, 결과는 재앙일 수 있습니다. 연구에 따르면 단백질 생성 및 분해 과정에 균형이 무너지는 경우 체내에 단백질 부산물이 축적된다는 사실이 밝혀졌습니다. 이러한 부산물의 축적은 뇌 기능 감퇴와 관련이 있다는 사실이 알려졌고 그 밖에도 신체의 다른 시스템에도 부정적인 영향을 줄 수 있습니다.
오토파지(Autophagy)와 세포 재활용 및 재생과의 관계
자세한 내용을 살펴보기 이전에, 먼저 오토파지의 정의부터 알아보겠습니다. 오토파지는 그리스어 어원으로 “자가 포식”이라는 뜻이므로 좋은 말처럼 보이지 않을 수 있습니다. 그러나 이 작용은 건강한 신체 유지에 없어서는 안 될 중요한 요소입니다.
오토파지는 체세포에서 이루어지는 재활용 과정을 의미하는 용어입니다. 이것은 세포에서 손상되었거나 수명이 끝난 부분을 가장 기본적인 단위로 재활용하는 과정입니다. 그 다음 작은 단위로 분해된 성분은 재활용될 수 있습니다.
이러한 세포 청소 과정이 실제로 어떻게 일어나는지 더욱 자세히 알아보도록 하겠습니다.
오토파지 과정 동안 수명이 끝난 세포는 분리되고 이중의 세포막으로 구성된 특별한 구역에 격리됩니다. (이를 위해 형성된 기관은 오토파고좀(autophagosome)이라고 합니다.) 이렇게 모인 단백질 “쓰레기”는 리소좀(lysosome)과 융합됩니다. 이 리소좀은 일종의 세포 기관으로 단백질 화합물을 분해하는 소화 효소를 가지고 있습니다. 분해된 단백질의 아미노산이 새로운 단백질을 위한 원료로 전환되면 재활용 과정은 완료됩니다.
오토파지는 우리 몸의 모든 세포에서 항상 일어나고 있는 현상입니다. 이것은 정상적인 세포 청소 과정입니다. 그러나 이러한 과정은 세포에 스트레스가 가해졌을 때 가속될 수 있습니다. 그러한 스트레스는 라이프스타일이나 유해 산소, 또는 그 밖의 다른 원천이 원인일 수 있습니다. 예를 들어, 칼로리 제한은 오토파지를 가속하는 가장 일반적인 스트레스 요인입니다. 스트레스로 인해 손상된 세포가 몸에 지나치게 축적되면 건강에 악영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 스트레스를 많이 받을 때 오토파지 또한 고속으로 진행되는 것은 당연합니다.
마이토파지(Mitophagy)란 무엇일까요?
오토파지는 세포의 많은 부분에서 이루어지는 재활용 과정을 일컫는 포괄적인 용어입니다. 마이토파지는 조금 더 구체적인 용어입니다. 이것은 세포에서 에너지 생성을 책임지는 부분인 미토콘드리아의 재활용 과정을 의미하는 용어입니다.
미토콘드리아는 우리가 섭취한 연료를 에너지로 바꿔주는 세포의 발전소와 같은 기관입니다. 이 기관이 새롭고 건강할 때는 부산물(유해 산소)을 많이 배출하지 않으면서 효율적으로 에너지를 제공합니다. 그러나 미토콘드리아가 노화 되거나 연소되면, 에너지 생산 효율성이 크게 줄어듭니다. 따라서 유해 산소 배출량 또한 많아질 수밖에 없습니다.
이것은 자동차와 마찬가지입니다. 새로 구입한 자동차는 연료 효율성이 높고 배기가스 배출량 또한 얼마 되지 않습니다. 한편, 자동차를 오래 사용하면 엔진의 효율성이 떨어지고 배기가스 또한 더 많이 배출됩니다. 어느 시점에서는 엔진 경고등이 켜질 것입니다. 이것은 자동차가 최적 상태로 작동하게 하려면 엔진에 대한 정밀 진단을 실행하거나 엔진을 교체하라는 의미입니다.
마찬가지로 마이토파지 과정 또한 우리 세포의 발전소를 정밀 진단하여 이 기관이 효율적, 효과적으로 작동하도록 하는 역할을 합니다. 정상적으로 기능하는 미토콘드리아는 우리의 건강, 활력 및 장기적인 웰빙을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
세포 청소 신호
인간 세포에서 이루어지는 모든 재활용 과정은 우리 몸에 이로운 현상입니다. 그렇다면 손상된 세포가 축적될 때까지 기다릴 이유가 있을까요? 우리 몸은 왜 오토파지 및 마이토파지 과정을 더욱 빈번하게 실행하지 않는 것일까요?
가장 근본적인 이유는 생존과 관련되어 있습니다. 이론적으로 이상적인 건강을 유지하려면 세포 청소가 더욱 자주 이루어지는 것이 좋을 것 같지만, 이러한 과정은 생명 유지에 필수적이지는 않습니다. 따라서 이러한 과정은 필요한 때만 촉발됩니다.
이와 같이 우리 몸은 번성하기보다는 생명 유지만으로 만족하는 본능을 가진 것 같습니다. 그러나 이것은 이상적이지는 않습니다. 이러한 상황은 표적 분자 영양소로 바꿀 수 있습니다.
특정한 조건을 만족한 경우, 섭취된 영양소는 칼로리 제한의 경우와 같이 세포 스트레스 요인처럼 작용할 수 있습니다. 따라서 급격한 칼로리 제한과 같은 수단을 취하는 대신 표적 분자 영양소로 세포 재활용 과정을 촉진하는 것이 더욱 효율적일 것입니다. 몇 가지 영양소만 선택적으로 섭취하는 것이 훨씬 쉽기 때문입니다. 또한, 칼로리 제한과 똑같은 효과를 얻을 수 있습니다. 이러한 영양소는 스트레스 요인으로 작용하여 건강 유지를 위해 세포를 재생 또는 교체하라는 신호를 유발할 수 있습니다.
이렇게 함으로써 체내 모든 세포 기관의 역할이 완전히 소진되기 이전에 정밀 진단을 수행하도록 세포가 착각하게 할 수 있습니다. 결과적으로 세포 건강은 이상적으로 유지될 수 있습니다. 이를 통해 효율적, 효과적인 세포를 유지함으로써 가장 건강한 인생을 누릴 수 있습니다.
이처럼 스트레스 요인으로 작용하는 영양소의 상당수는 과일과 채소에 함유되어 있습니다. 대표적인 식품으로는 브로콜리, 토마토, 케일, 심황 뿌리, 포도 및 블루베리 등이 있습니다. 이러한 세포 신호 성분은 식물 화합물에서 주로 발견되므로 과일과 채소를 섭취해야 할 이유가 한 가지 더 늘어났습니다.
