생물학적 이론의 확률론적 이론과 비 확률론적 이론의 노화 이론

노화(aging) : 출생 이후부터 나이를 먹어 가는 과정

비 확률론적 이론(non stochastic theories) : 미리 결정된 복잡한 과정의 결과로써 생물학적 노화를 설명하는 이론

확률론적 이론(stochastic theories) : 내외 환경으로부터 무작위적인 공격의 결과로써 생물학적 노화의 영향을 설명하는 이론

 

몇 세기 동안 사람들은 영원한 젊음을 얻기 위한 소망과 불멸의 열쇠를 찾고자 노화의 수수께끼에 관심을 두고 이해하고 싶어 했다. 역사 속에서 변하지 않는 젊음의 원천을 끊임없이 찾았는데, 가장 유명한 것이 폰세테레온(once de lcon)이다. 고대 이집트와 중국의 유물은 불길을 이루고 삶을 연장하기 위해 만들어진 다양한 예시이다. 특별한 식이요법, 의식, 허브 화합물 등 젊음을 유지하기 위한 노력을 다양한 문화에서 확인할 수 있다. 호랑이 고환 추출물로 삶을 연장하는 것을 오늘날 배아조직이나 보톡스를 주입하는 것과 비교한다면 터무니없다고 생각할 수 있다. 논리적으로 납득이 되지 않는 행동을 금기시하는 사람들조차 젊음을 유지하고 노화를 지연하기 위해 화장품을 사용하거나 몸에 좋은 영양제를 먹기도 한다. 노화를 예방하거나 유발하는 요인을 하나로 설명할 수는 없다. 하나의 노화 이론으로 복잡한 노화 과정을 설명한다는 것 자체가 비현실적이다. 생물학적, 심리적, 사회적 노화를 복합적으로 탐구하는 연구는 노화 과정에 대해 더 잘 이해하며 사람들이 노화로 인한 부정적인 결과를 지연시키고 더 건강하게 살도록 하였다. 최근의 연구는 장기간 장애 상태에서 삶을 연장하기보다는 건강을 유지하고 더 오랜 기간 적극적으로 살아갈 수 있는 방안에 초점을 두었다. 노화 이론이 현실성, 일반성, 유효성을 제공한다는 것을 인식하고 관련 정보를 활용하면 간호사는 모든 연령대 사람들의 웰빙과 건강에 부정적, 긍정적으로 영향을 미치는 요인을 더 잘 이해할 수 있을 것이다.

생물학적 이론

생물학적 노화 과정은 사람과 사람 사이뿐 아니라 종과 종 사이에도 다르다. 대표적인 내용은 노화로 인한 신체 기관의 변화이다. 동일한 나이에 동일한 변화를 보이는 사람은 없다. 심리적 변화나 능력, 제약의 정도는 사람마다 다양하여 같은 연령대의 사람 사이에도 차이가 나타난다. 나아가 한 개인의 신체기관 사이에도 노화의 속도가 다양하여, 나이가 들어도 변화가 거의 없는 기관이 있는 반면 어떤 기관이나 체계는 현저한 노화가 진행되어 있는 상태일 수 있다. 생물학적 노화를 설명하기 위해 노화 이론가들은 사람의 신체 내외의 많은 요인을 탐구하고, 이를 확률론적인 것과 비 확률론적인 것으로 분류하였다. 확률론적인 이론은 노화로 인한 영향을 내외 환경에 의한 무작위적인 공격의 결과로 해석한다. 이에 반해 비 확률론적인 이론은 미리 결정된 복잡한 과정의 결과로 노화가 나타난다고 보았다.

 

확률론적 이론

교차연결 이론

교차연결 이론은 방사능이나 화학반응의 영향으로 교차연결제가 DNA 나선에 붙으면서 유사분열 동안 DNA가 분리되지 않아서 정상적인 세포분열이 위협받는다고 가정한다. 이러한 교차연결제가 축적되면서 빽빽한 집합체가 형성되고 이것이 세포 내 물질 이동을 방해하여 결과적으로 신체 기관과 체계가 무너지게 된다. 교차연결이 콜라겐 (근육, 심장, 혈관, 폐에 있는 중요한 결합조직)에 영향을 주어 노화로 인한 많은 변화가 나타나고 조직의 탄력성이 떨어진다. 콜라겐이 부족하여 피부에 탄력성이 떨어지면 피부층이 얇아져 잔주름이 생기게 되어 노화가 이루어진다.

자유기와 리포푸신 이론

자유기는 산소 대사 과정에서 발생하여 전하를 포함하고, 반응성이 있는 매우 불안정한 분자로 정상적인 대사 과정, 다른 자유기와의 반응, 살충제, 오존의 산소화, 다른 오염 물질에 의해 발생한다. 이 물질은 불안정한 분자와 함께 유용한 정보를 포함한 물질을 대체하면서 단백질과 효소, DNA를 파괴하여 유전 질환을 유발한다. 자유기는 다른 자유기를 발생시키면서 저절로 계속 생성된다. 신체에 오랜 시간 자유기가 쌓여 손상되면 퇴화가 발생한다. 그러나 신체에는 자유기의 영향에 대항하는 자연적인 항산화제가 있다. 베타카로틴과 비타민 C, E가 자유기에 대항하여 신체를 보호하는 항산화제로 작용한다

리포푸신은 불포화지방의 산화 과정과 관련되고 노화 과정에서 자유기와 비슷한 역할을 한다고 간주한다. 리포푸신은 형광현미경으로만 볼 수 있는데 산화반응의 결과로 생기는 연령 색소 지단백질로 노화 과정에 미치는 역할에 대해 많은 관심을 받고 있다. 리포푸신이 축적됨에 따라 정보를 포함한 물질이나 필수 대사산물의 수송과 확산이 방해된다. 개인의 연령과 리포푸신의 양은 정적 상관관계가 있다. 연구자들은 다른 종에서도 종의 수명에 비례하는 만큼의 리포푸신이 존재한다는 것을 알게 되었다. (예: 인간보다 1/10의 수명을 지닌 동물은 인간보다 약 10배의 속도로 리포푸신이 축적된다.)

 

소모 이론

소모 이론은 반복된 사용과 손상에 의해 노화가 나타난다고 본다. 산업혁명 동안 기계에 대한 관심이 많아지면서 시간이 갈수록 기능을 잃어 가는 기계와 비교하여 신체의 노화를 설명하기 시작하였다. 복잡한 기계처럼 신체를 오랜 기간 사용하면 여러 유해 요인(예: 흡연, 물질 남용, 안 좋은 식이 섭취 등) 때문에 덜 효율적으로 기능하게 될 것이다. 최근 신체적, 심리적 건강에 대한 스트레스의 영향이 광범위하게 논의되었다. 스트레스는 신체에 해로운 작용을 하고, 위궤양과 심장발작, 갑상샘염, 염증성 피부 장애와 같은 상태에 이르게 한다. 그러나 스트레스에 대한 반응은 개인마다 다르기 때문에 노화에 대한 스트레스의 영향은 아직 확실한 결론에 도달하지 못했다.

 

진화 이론

진화 이론은 돌연변이와 자연선택 과정 사이의 상호작용 때문에 수명과 노화 과정에 종 간의 차이가 있다고 가정하는 유전적인 이론이다. 이 이론은 진화에 기반한 자연선택의 과정으로 노화가 발생한다고 설명한다. 노화와 진화를 연결 짓는 몇몇 이론이 있다. 돌연변이 축적 이론은 나이가 들면서 자연선택의 힘이 감소하여 돌연변이가 나타난다고 제안한다. 다시 말해 희생자는 번식할 정도로 오래 살지 못하고, 이것은 미래 세대에 전달하지 못하기 때문에 결국 유전적 돌연변이로 아이들이 사라지게 된다. 그러나 삶의 후기에 나타나는 유전적 돌연변이는 이미 그들의 자손에게 전달되었기 때문에 축적될 것이다. 길항적 다양성 이론은 삶의 후기에 부정적인 영향을 미치는 돌연변이 유전자가 삶의 초기에는 긍정적인 영향을 미칠 수도 있다고 제안한다. 이는 돌연변이 유전자가 초기에 미친 영향과 비교했을 때 후기에 부정적인 영향을 줄 수도 있고, 긍정적 효과까지 다양한 효과를 나타낼 수 있다고 가정한다. 일회성 체세포 이론은 노화가 유전적인 것보다 신체의 에너지 사용과 관련되었다고 보기 때문에 다른 진화 이론과는 다르다. 신체는 대사 과정, 유지, 수리, 재생산의 기능을 위해 에너지를 사용하고 기능을 위해 음식으로부터 에너지를 공급받는다. 진화 과정을 통해 생물은 신체를 무기한으로 유지하기 위한 기능을 넘어 재생산 기능에까지 에너지 소비 우선순위를 두는 것을 습득하므로 궁극적으로 기능 저하와 죽음이 발생한다.

 

생물 노인학

노화와 질병 과정을 연결하는 분야는 생물 노인학이라 불린다. 박테리아, 바이러스, 진균, 기타 미생물은 노화 과정 동안 특정 신체 변화와 직접적인 관련이 있는 것으로 보인다. 몇몇 사례에서 이러한 병원균은 신체 시스템에 영향을 주기 전에 수십 년간 신체에 존재한다. 병원체가 신체 기능 저하에 관계된다는 결정적인 증거가 없음에도 인간과 동물이 항생제 사용과 면역력 획득을 통해 특정 병원체를 제거하거나 통제함으로써 기대수명을 더 연장하고 싶어 한다는 사실 때문에 많은 사람들이 이 이론에 대해 관심을 갖고 있다.

 

비 확률론적 이론

세포 소멸

세포 소멸은 생화학적 과정에 의해 삶의 전반에서 계속 발생하는, 프로그래밍된 세포 죽음의 과정이다. 이 과정에서 세포막이 통합성을 유지하지만 세포가 수축하고 핵과 DNA의 분열이 나타난다. 세포 소멸은 세포에 부종이 생기고 세포막의 통합성이 사라지는 손상에 의해 발생한다. 이 이론에 따르면 이렇게 프로그래밍된 세포 소멸은 삶의 전반에서 계속되는 정상적인 발전적 과정의 일부라고 볼 수 있다.

 

유전 이론

초기의 유전 이론 중에 노화의 프로그램 이론은 수명을 미리 결정하는 생물학적 시계나 유전적인 프로그램에 의해서 사람과 동물이 태어난다는 것이다. 다양한 연구는 인간의 수명이 유전 프로그램에 의해 미리 결정됨을 지지하는 결과를 보여 주고 있다. 예를 들어 부모의 나이와 자식의 수명은 정적 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 체외 세포분열에 대한 연구에서는 종별로 세포분열의 수가 한정되어 있다고 하였다. 다양한 종에서 수명이 길수록 더 많은 세포분열이 나타난다. 배아세포에서 온 섬유아세포는 성인 세포에서 유래된 것보다 훨씬 더 많은 세포분열을 한다. 이러한 연구는 노화 과정인 노쇠가 유전적 통제하에 있고 세포 수준에서 나타난다는 이론을 지지한다.
오류 이론은 노화가 유전적으로 결정됨을 지지하는 또 다른 이론이다. 저절로 계속되는 세포 돌연변이의 결과로 신체 기관의 기능 저하가 나타나면서 유전적인 돌연변이가 노화에 관여한다는 것이다.

 

DNA의 돌연변이 - 세포분열 과정 동안 돌연변이 지속 - 조직, 기관, 체계의 기능 부전 - 신체 기능 저하

 

성장 물질이 생산되지 못할 때, 다시 말해서 세포 성장과 재생산이 중단될 때 노화가 나타난다고 간주하는 사람도 있다. 발달과 세포 성숙에 관여하는 노화 요인이 과도하게 생산되면서 노화가 가속화된다고 가정하기도 한다. 몇몇 연구는 노화로 세포의 기능이나 분화하는 능력이 손상된다고 했다. 정보를 번역하고 통합하는 RNA의 기능이 감소하여 노화가 나타난다는 이론을 지지하는 연구도 있다.

자가면역반응

면역계의 주요 기관인 흉선과 골수는 노화 과정에 의해 영향을 받는다. 초기 성인기 이후 면역반응이 감소하기 시작한다. 성인기 동안 흉선의 무게가 감소하면서 T세포가 분화하는 능력도 감소한다. 흉선 호르몬의 수준이 30세 이후 감소하여 60세 이후에는 혈중에서 발견할 수 없다. 체액성 면역반응 감소와 관련하여 피부 거부반응 시간이 지연되고 지연된 과민반응의 통합성이 감소하며, 종양세포의 변화에 대한 저항성도 감소한다. 골수줄기세포는 효율성이 떨어진다. 나이가 들수록 많은 암 질환과 감염성 질환의 발생률이 증가하는 것은 면역 기능 저하의 증거이다. 몇몇 이론가들은 면역 활동의 감소가 연령에 따라 자가면역반응의 증가를 야기한다고 믿는다. 노화 과정에서 자가면역반응의 역할에 대한 가정은, 연령에 따라 세포에 변화가 나타나는데 신체가 이러한 나이 든 불규칙한 세포를 이물질로 착각하고 이를 공격할 항체를 만든다는 것이다. 이러한 반응에 대한 다른 설명은, 노인에서 세포는 정상이지만 신체의 면역화학적인 기억 시스템의 실패로 정상 세포를 이물질로 잘못 해석하게 한다는 것이다. 항체는 이렇게 이물질로 인식된 신체를 공격하고 죽이도록 형성되며, 세포가 죽게 된다.

 

신경내분비와 신경화학적 이론

신경내분비와 신경화학적 이론은 뇌와 내분비선 변화의 결과로 노화가 발생한다고 본다. 몇몇 이론가들은 특정 뇌하수체 전엽 호르몬이 노화를 자극한다고 주장한다. 뇌에서 화학물질의 불균형이 신체 전반의 건강한 세포분열을 방해한다고 믿는 연구자들도 있다.

 

방사선 이론

방사선과 연령의 관계는 지속해서 연구되어 왔다. 쥐와 강아지 대상의 연구에서 치명적이지 않은 양의 방사선으로도 수명이 감소한다는 결과가 보고되었다. 인간은 반복적으로 자외선에 노출되면서 일광탄력섬유증이 발생하고, 엘라스틴에 의해 콜라겐이 대체되면서 주름이 나타난다. 자외선은 피부암을 발병시키는 요인으로 작용한다. 방사선은 노화를 촉진하는 세포 돌연변이를 야기한다.

 

영양 이론

생애 전반에 걸쳐 좋은 영양의 중요성은 영양의 의미를 인식하고 있는 사회에서 늘 관심을 갖고 다루어졌던 주제이다. 식이가 건강과 노화에 영향을 준다는 것은 의심할 여지가 없다. 비만은 다른 많은 질환의 위험은 증가시키고 수명을 단축한다.
식이의 질은 양만큼 중요하다. 비타민과 다른 영양소의 결핍, 콜레스테롤 증가와 같은 영양과다는 다양한 질병 과정을 일으킨다. 최근 연구에서 비타민 E, 꽃가루, 페퍼민트, 인삼, 켈프 등의 영양보충제가 건강하게 오래 살 수 있도록 돕는다는 결과가 보고되었다. 식이와 노화 사이의 상관관계가 완벽하게 밝혀지지는 않았으나 좋은 식이가 노화 과정의 부정적 영향을 제거하거나 최소화해 준다는 것을 알기에는 충분하다.

 

환경 이론

몇몇 환경 요인은 건강을 위협하고, 노화 과정과 관계가 있는 것으로 알려져 있다. 수은, 납, 비소, 방사능 동위원소 특정한 살충제와 같은 물질은 인간에게 병리적 변화를 일으킨다. 흡연하거나 담배 연기 또는 다른 공기 중 오염 물질을 흡입하는 것은 건강에 해롭다. 따라서 밀집된 주거환경이나 높은 소음 수준과 같은 환경적 요인은 우리가 어떻게 나이 들어 갈지에 영향을 미친다.