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피부 노화의 근원 스킨 셀 에이징

2020.01.29





 
피부 노화의 근원, 세포 단위에서의 생리적 노화 메커니즘과 이를 가속화하는 트리거 포인트에 대해 소개한다.










피부는 시간의 변화를 단연 명백하게 보여준다. 피부 노화는 자외선 노출 및 유해 환경에서 비롯된 외부적 요인과 더불어 유전과 호르몬 등 내부적인 요인의 결합 산물이라 볼 수 있으며, 이는 모두 광범위한 수준의 세포 작용에서 기인한 것으로 볼 수 있다.

피부 조직의 노화 양상은 근본적으로 피부 세포의 생물학적 기능 저하에서 비롯되며, 그에 따라 생리구조상 연쇄적인 변화 과정이 발생 또는 반복되기 때문. 따라서 세포 단위에서 발생하는 점진적 변화 양상과 이를 결정짓는 트리거 포인트에 대한 깊이 있는 이해가 필요하다.





대부분의 개체는 단일 세포에 기반을 두고 있으며, 이는 핵과 세포질, 세포 소기관, 세포막 등으로 이루어져 동일한 구조를 보인다. 건강한 세포는 건강한 조직과 기관, 나아가 건강한 개체를 형성하는 데 기여하며, 일련의 특성과 구조를 바탕으로 각 단위에서 본연의 기능을 발휘할 수 있도록 한다.

그러나 자연적인 시간의 흐름과 더불어 다양한 내외부적 요인에 의해 이들을 이루는 기본 요소의 기능과 구조가 변화하게 되면서 항상성을 잃고 연쇄적인 노화 과정이 진행된다. 대개 각각의 세포는 성장과 분열, 퇴화를 거듭하며 최적의 사이클을 유지하게 되는데, 세포 단위에서 발생하는 기본적인 커뮤니케이션 시스템이 적절히 작동하지 못하고 이러한 과정 자체가 지연 또는 중단되면 자체적인 재생 프로세스에 직접적인 영향을 미칠 수 있기 때문. 세포 단위에서 발생하는 연쇄적 노화 기전은 다음과 같다.










점진적인 노화 과정에 놓인 세포는 분열 및 증식 기능이 정상적인 세포와 비교하였을 때, 세포 내 대사 수준 및 형태에 있어 뚜렷한 대비를 보여준다. 세포 호흡을 기반으로 한 미토콘드리아(Mitochondria)의 전반적인 에너지 대사 기능이 저하되기 때문. 미토콘드리아는 세포 내 필요한 화학적 에너지(ATP, Adenosine Triphosphate)의 생합성을 담당하는 대표적인 세포 소기관으로, 혈액 속에 포함된 영양소를 대사하여 정상적인 세포 기능의 토대를 마련한다.

이 과정에서 산소를 필요로 하는데, 안전하게 전달되지 못한 전자(Single Election)가 반응성 산소와 결합하여 활성산소(ROS, Reactive Oxygen Species)를 생성, 세포 내부 요소의 직간접적 손상을 야기하며, 세포 및 조직 내 커뮤니케이션 과정을 저하시켜 세포 탈수화(Cell Dehydration)로 이어질 수 있다.

즉, 미토콘드리아의 자체적인 대사 기능 저하로 인해 에너지 생산이 감소하는 반면, 역설적이게도 과정상 발생하는 산화 스트레스로 인해 손상된 세포 내 구성성분에 대응하기 위하여 필요로 하는 에너지가 증가하게 되고, 또다시 활성산소의 반응을 촉진하여 이른바 노화 현상의 악순환을 초래한다는 것. 궁극적으로 세포의 활동과 구조를 유지하는 차원에서 에너지 생산과 소비의 불균형이 발생하며 점진적인 노화 과정에 접어들게 된다.





모든 세포 내 존재하는 DNA는 유전자의 본체로 세포 분열 과정을 바탕으로 생성 및 기능 유지, 사멸에 이르는 전 과정을 지배하며, 개체 단위에서 유전적 안정성을 유지하는 데 있어 중요한 역할을 담당한다. 일반적으로 자외선이나 전리 방사선(IR), 화학물질 등 외부적으로 접하는 환경 요인(Damage Agents)에 따라 DNA 손상이 발생할 수 있으며, 내부적으로 미토콘드리아의 ATP 대사 과정에서 생성되는 활성산소는 DNA의 정상적 작용에 치명적인 것으로 알려져 있다.

이러한 요소들로 인해 DNA 구조 전반에 손상이 가해지고 나아가 일정 레벨 이상으로 축적되면, 이들의 염기 서열이 변화하여 돌연변이가 유발되거나 DNA 복제에 실패하는 등 유전자의 불균형으로 인해 다양한 반응이 유도될 수 있다.

특히 미토콘드리아에 존재하는 DNA는 세포핵의 DNA와 다른 형태의 DNA(mtDNA)로 단백질에 의한 직접적인 보호 영역에 포함되지 않아 각종 유해요소에 비교적 근접하게 위치하게 되며, 결과적으로 핵에 존재하는 DNA에 비해 돌연변이가 발생할 가능성이 높다.







세포 내부적으로 발생하는 대사 과정이 지연되고 핵심적인 구성물질이 손상되는 단계를 거치고 나면, 이로부터 세포를 보호하기 위한 재생 과정이 지연되고, 새로운 세포 분열이 중단되어 세포 노화(Cell Senescence) 상태에 접어들게 된다.

일반적으로 세포는 손상된 부분을 제거하거나 다른 물질로 재구축하는 등 130여개에 다다르는 여러 효소 성분을 통해 활성화되는 자가 복원 시스템인 DNA 손상 반응(DNA Damage Response)이 나타난다. 그러나 나이가 들어감에 따라 혹은 기타 요인에 의해 제 역할을 수행하지 못할 수 있다.

이는 지속적인 세포분열 과정에서 동반되는 염색체 말단부 텔로미어(Telomere)의 길이 단축과 관련되어 있는데, 특정 수준 이상으로 짧아질 경우 세포는 더 이상 분열을 경험할 수 없게 되며 각 구조 및 기능이 적절히 작동하지 못하는 수준을 넘어 세포 사멸(Apoptosis)에 이르는 등 노화 진행에 기인할 수 있기 때문.

단, 노화 과정에 놓인 세포는 새로운 세포로의 분열 능력이 저하되어 있을 뿐, 세포의 신진대사는 일정 기간 유지된다는 점에서 세포 사멸과는 차이가 있다. 결과적으로 기저세포의 분열과 관련된 생산성이 현저히 감소하는 반면, 이를 행하는 기간 자체는 증가하면서 턴-오버 과정에 문제가 발생하고 나아가 구조 전반의 변화가 발생한다.










 

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