▣ 노폐물 축적(Waste Accumulation) 이론 ‘일생을 통해 세포들은 그들이 적절하게 제거할 수 있는 것보다 더 많은 양의 노폐물을 만들어 냅니다. 이러한 노폐물은 정상적인 세포 기능을 방해며 궁극적으로 세포를 사망하게 하는 각종 독소들을 포함하고 있습니다. 이 이론을 지지하는 증거는 노화 반점, 또는 리포푸신으로 알려진 노폐물의 존재에서 찾을 수 있습니다.
리포푸신을 흔히 함유하는 세포는 생명 유지에 매우 중요한 신경과 심장 근육 세포입니다. 리포푸신은 세포 내에 있는 지방이 단백질과 결합하는 복잡한 반응에 의해 만들어지는데, 이 노폐물은 작은 과립으로 세포 내에 축적되며 나이가 들수록 커집니다. 이처럼 ‘리포푸신이 나이에 따라 축적되기 때문에 "대사적 퇴화의 잔재물"로 불리기도 합니다.
▣ 세포분열 제한(Limited Number of Cell Division)이론 세포분열의 횟수는 세포 노폐물의 축적에 의해 영향을 받습니다. 노폐물이 많을수록 세포의 퇴화가 심해지는데, 예를 들어 보통의 닭은 20년 이상 살지 못하지만, 불란서의 카렐 박사는 닭의 심장 일부분을 혈액과 동일한 미네랄을 포함하는 생리식염수에 담가 28년 동안 살아 있도록 하였다. 그는 매일 쌓이는 노폐물을 제거함으로써 이것이 가능하다고 믿었습니다. 카렐의 이론은 후에 헤이플릭 박사에 의해 재발전되었지만, 이 실험은 노폐물을 많이 포함한 늙은 세포가 젊은 세포에 비해 분열 횟수가 적은지를 설명하고 있습니다.
▣ 헤이플릭 제한(Hayflick Limit) 이론 1962년 헤이플릭 박사와 무어 박사는 배양된 인간 세포의 노쇠를 입증하여 세포생물학의 역사에 커다란 공헌을 하였습니다.
헤이플릭은 노화 과정이 각 세포 내에 잇는 생물학적 시계에 의해 지배를 받는다고 생각하였으며, 특히 1961년 그는 인간의 섬유아세포(fibroblast)의 수명이 제한되어 있다는 실험을 하였는데 그들은 수년에 걸쳐 약 50회 분열을 하다가 갑자기 분열을 멈추는 것, 또한 여러 가지 조건 중 특히 영양상태에 따라 분열 횟수가, 영양 상태가 양호한 경우에는 일년에 50회 정도 분열을 하지만 불량하면 정상 세포의 분열 속도에 비해 3배 정도나 느려진다고 판단, 이는 영양상태가 노화되는 세포의 교체와 생성에 영향을 주기 때문이라고 말하였습니다.
▣ 사망 호르몬(Death Hormone) 이론 신경 세포들은 다른 세포와는 달리 재생되지 않습니다. 우리는 약 120억 개의 신경 세포를 가지고 태어나 일생을 통해 약 10%가 소실됩니다. 하바드 대학 내분비 전문의였던 덴클라 박사는 뇌하수체에서 분비되는 "사망 호르몬", 또는 "산소 소모를 감소시키는 호르몬(DECO: decreasing oxygen consumption hormone)"에 의해 신경 세포가 소실된다고 주장하였습니다.
그의 실험결과에 의하면 쥐의 뇌하수체를 제거하였더니 면역계가 활발해지고, 세포들의 교차결합이 감소하며, 심장혈관 기능이 좋아졌습니다.
결과적으로 사람이 노화가 이루어지면, 음식물을 에너지로 변환시키는 속도조절에 관여하는 갑상선 호르몬의 사용을 억제하고 그 결과 세포의 능력까지 억제하는 사망 호르몬이 뇌하수체에서 분비된다고 생각하였으며 이로 인한 대사 속도의 변화를 가져와 노화를 촉진시킨다고 보았습니다.
▣ 흉선자극(Thymic Stimulating) 이론 흉선은 면역계를 지배하는 분비선이라고 죠지 워싱톤 대학의 생화학자인 골드스타인 박사는 말합니다. 흉선의 크기는 출생시 200-250 그램인데 그 후 계속 작아져 60세가 되면 3 그램 정도까지 작아집니다.
이렇듯 출생시와 노년시의 흉선 크기의 변화를 일부 과학자들은 신체의 면역계를 약화시켜 노화 과정을 일으키고 있다고 가정 이에 대해 연구하고 있습니다.
연구에 의하면, 흉선 인자들이 흉선이 없이 태어난 소아의 면역계를 복원시키거나 노인들의 면역기능 저하를 회춘 시키는데 도움을 준다고 합니다. 흉선 호르몬은 신경전달 물질로부터 뇌와 내분비계 호르몬의 생성을 자극하고 조절하는 역할을 하는데, 이것은 흉선이 면역 기능을 조절하는 주요한 기관일 뿐만 아니라 노화 자체를 조절한다는 것을 의미합니다.
▣ 미토콘드리아(Mitochondria) 이론 미토콘드리아는 우리의 일차적인 에너지의 근원인 ATP를 생성하는 세포 내에 있는 기관입니다. 이들은 잠재적으로 해로운 자유기를 형성하는 과정을 통해 세포 에너지를 만들어냅니다. 그러나 미토콘드리아는 세포의 다른 부위에서 발견되는 방어벽이 없기 때문에 미토콘드리아 역시 자유기에 의해 가장 손상을 받기 쉬운 목표물 중 하나입니다.
결과적으로 미토콘드리아 손상으로 인해 여러 종류의 축적된 DNA 손상을 가져와 결과적으로 질병을 일으키는 원인이 됩니다. 그러므로 미토콘드리아 회복에 관한 새로운 연구들은 노화와 맞서 싸우는 중요한 분야라 할 수 있습니다.
▣ 오류와 복구(Errors and Repairs) 이론 1963년 오젤 박사는 세포에서 단백질을 만드는 기관이야말로 생명에 근본이며, 만일 이 기관에 손상이 생기면 치명적이라고 말했습니다. 신체의 DNA는 매우 중요하기 때문에 만일 오류가 생기면 자연적으로 손상을 복구하는 메카니즘이 발동합니다. 그러나 매번 완전한 복구를 하지 못한다면 이러한 흠집들이 쌓여 질병이나 노화를 일으킬 수 있습니다. 만일 DNA 복구 과정이 어떤 이유로 건 작동이 안 되거나 존재하지 않는다면 일년내에 세포 내에 손상이 축적되어 그들이 기능이 떨어지게 되며 노화가 가속될 것입니다.
▣ DNA 과다(Redundant DNA) 이론 오류와 복구 이론과 마찬가지로 이 이론도 유전자에 오류가 축적되어 노화를 일으킨다고 봅니다. 그러나 여기에서는 DNA의 유전적 배열상의 과다가 함께 관여합니다. 런던 국립의학연구소의 메드베데브 박사는 다양한 종의 수명은 이러한 반복된 유전적 배열 정도에 달려 있다고 주장합니다.
▣ 교차결합(Cross-Linkage) 이론 발전적인 노화와 교차결합은 1942년 비요크스텐 박사에 의해 처음 주장되었습니다. 그는 이 이론을 경화증과 같은 노화 질병, 기능이 점차 감소하는 면역계, 그리고 교차결합의 가장 뚜렷한 예라 할 수 있는 피부의 탄력성 소실에 적용시켰습니다. 피부, 건, 인대, 뼈, 그리고 연골에서 가장 흔히 발견되는 단백질이 바로 교원질(콜라겐)입니다. 교원질 단백질은 사다리에 비유할 수 있으며 각각의 단백질은 다른 계단에 의해 서로 연결되어 교차결합을 일으킵니다. 젊은 사람에서는 교차결합이 적어서 오르내리기가 쉽습니다. 그러나 나이가 들면 교차결합의 수가 증가하여 피부가 주름지고 탄력성을 잃게 됩니다. 이러한 교차 결합들이 세포간의 영양물질과 노폐물의 이동을 방해합니다.
교차결합은 노인들의 면역계가 혈액 내에 있는 과도한 당질을 제거할 수 없는 경우에도 일어날 수 있습니다. 이러한 당질은 단백질과 교차결합을 하여 해로운 자유기를 만들어 냅니다. 과학자들은 노화에 따라 신체의 유연성을 잃게 되는 이유를 건, 뼈, 그리고 근육에서의 교차결합 때문이라고 여기고 있으나, 보다 활동적이고 건강한 식생활을 하는 사람들은 이러한 교차결합을 억제하거나 지연시킬 수 있습니다.
▣ 자가면역(Autoimmune) 이론 면역계는 신체에 들어가는 이물질에 대한 가장 중요한 방어선입니다. 나이가 들면 질병과 맞서 싸우는 항체를 생성하는 면역계의 능력이 감소할 뿐만 아니라 항체를 단백질과 잘 구별하지도 못하게 됩니다.
결국 면역계는 스스로 무너져 자신과 반응하게 되는 것이지요. 다시 말해 자기자신의 조직을 외부에서 들어온 침입자로 잘못 인식을 하여 자체 조직을 파괴하게 됩니다. 자가면역질환의 대표적인 예로는 류마치스관절염, 루푸스 등을 들 수 있습니다.
▣ 칼로리 제한(Calories Restriction) 이론 칼로리 제한 이론은 미국의 노년학자인 월포드 박사가 주장한 이론입니다. 장수에 대한 수년에 걸친 동물실험을 통해 그는 영양소가 높고 칼로리가 낮은 식이를 개발하여 "영양실조 없는 과소 영양(under nutrition without malnutrition)"이 연령적이 아니라 기능적인 노화 과정을 극적으로 지연시킬 수 있었습니다.
이러한 프로그램을 따르는 사람은 대사성 효율성이 최대한의 건강과 수명에 적합한 시점에 이를 때까지 점차적으로 체중이 줄어들게 되는데, 그 외 월포드 박사는 고 영양소 저 칼로리 식이 뿐만 아니라 규칙적 운동 병행과 적절한 양의 비타민과 미네랄의 중요성을 강조하였습니다.
▣ 유전자 돌연변이(Gene Mutation) 이론 과학자들은 1940년대에 노화에 있어서 돌연변이의 역할에 대해 연구하였습니다. 돌연변이는 생명에 필수적인 유전자에서 일어나는 변화입니다. 이 이론을 지지하는 근거는 방사선 실험에서 유래하였는데 즉, 방사선은 동물 유전자의 돌연변이 속도뿐만 아니라 노화 과정을 가속시킨다는 것이 관찰되었으나 그 후 다시 방사선에 의한 변화는 단지 노화에 의한 것과 유사한 것이라는 것이 밝혀졌습니다. 이 가정은 중등도 양의 방사선이 실제로 쥐의 수명을 연장시킨다는 실험에 의해 그 타당성이 더욱 감소되었습니다.
▣ 생명 속도(Rate of Living) 이론 대사율과 신체 크기 및 장수와의 관계를 정립한 독일의 생리학자 루브너 박사는 1908년에 이 이론을 처음 도입하였습니다. 이 이론은 우리는 제한된 양의 에너지를 가지고 태어난다는 것으로, 만일 우리가 이 에너지를 천천히 사용하면 노화의 속도가 느려지고, 빨리 에너지를 소모하면 노화가 가속된다는 것입니다.
▣ 질서와 무질서(Order to Disorder) 이론 수태에서부터 성적인 성숙에 이르기까지 우리 신체는 하나의 질서 체계를 수행하고 있습니다. 헤이플릭 박사는 우리 에너지의 대부분은 질서 정연한 생산과 엄청난 양과 종류의 분자들을 배치하기 위해 유전적으로 이미 정해진 계획을 충족시키는데 방향이 맞추어져 있으나 성적 성숙이 이루어진 이후에는 이러한 에너지의 효율성이 감소한다고 주장하였습니다.
▣ 노화의 텔로메라제(Telomerase) 이론 항노화 의학 분야에서 상당한 가능성을 가진 새로운 이론이 노화에 관한 텔로메라제 이론입니다. 이 이론은 유전학과 유전공학 분야에서의 기술적 발전이 가속되어 탄생하게 되었습니다.
캘리포니아에 위치한 제론 연구소의 과학자들에 의해 처음 발견된 텔로미어는 염색체 끝에 연결된 일련의 핵산으로 구성되어 있습니다. 텔로미어는 우리 염색체를 보전하는 역할을 하는데 우리의 세포가 분열할 때마다 텔로미어는 점점 짧아져서 노화와 관련된 세포 손상과 사망을 초래하게 됩니다.
과학자들은 이렇게 소실되는 텔로미어를 다시 복구할 수 있는 중요한 요소가 바로 불멸의 효소인 ‘텔로메라제’라는 것을 발견하였는데, 이 효소는 오직 생식 세포와 암 세포에만 존재하는 것으로 알려져 있습니다.
텔로메라제는 각 세포의 수명을 조절하는 생물학적 시계를 조작하여 텔로미어를 복구시키거나 대치합니다. 앞으로 텔로메라제 억제제가 더욱 발전하면 암 세포의 분열을 멈추게 하고 심지어는 암 세포를 정상 세포로 환원시킬 수 있을 것입니다.
그러나 노화에 관한 연구에 있어서 기념비적인 발전에도 불구하고 모두가 동의하는 노화에 관한 이론은 아직 존재하지 않고 있습니다. 현재까지 이와 관련된 대부분의 이론들은 과학자들에 의해 지속적으로 반박을 받아왔으며 장수연구 저널의 편집자인 쿠글러 박사는 많은 이론들이 사라지고 있다고 말하고 있습니다.
