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세포 나이 되돌리는
세포 나이 되돌리는
역노화의 비밀코드
늙지 않는 시대의 역설, 노화를 역전시키기 위해 놓치면 안 되는 노화 메커니즘에 대한 최신 동향 업데이트.
노화를 바라보는 두 가지 패러다임
의학과 생명과학의 비약적 발전으로 인간의 기대수명은 꾸준히 늘고 있지만, 아이러니하게도 수명의 연장이 곧 젊음의 연장을 의미하지는 않는다. 환경 독소, 만성 염증, 불규칙한 생활 습관 등 눈에 보이지 않는 수많은 위협들이 우리 몸의 생체 시계를 더 빠르게 돌리는 가속 노화를 유발하기 때문이다. 최신 생명과학 연구 동향에 따르면, 노화는 시간이 흐르며 나타나는 자연스러운 현상이 아닌, 치료 가능한 질병으로 보고, 이를 역전시키기 위한 끊임없는 연구와 새로운 방법들이 시도되고 있다.
줄기세포의 기능을 되살리고, 노쇠한 세포를 퍼트리는 노화 전이 단백질을 차단하며, 심지어 유전자를 재부팅해 세포의 시간을 되돌리는 역노화, ‘리버스에이징(Reverse Aging)’을 바탕으로 질병 없이 건강한 상태를 연장하는 것에 중점을 두고 있는 것. 반면 뷰티 업계에서는 노화를 긍정적 변화의 과정으로 수용하고, 과학적이고 꾸준한 자기 관리로 건강한 아름다움 만드는 ‘프로에이징(Pro Aging)’을 제시한다.
학계의 연구는 노화의 진짜 이유를 명확하게 밝혀내 세포 차원의 역노화 가능성을 열고, 뷰티 업계의 프로에이징 접근은 과학적 통찰력을 바탕으로 노화의 징후를 개선하고 건강한 삶을 유지하기 위한 방법을 제시하고 있는 것. 결국 노화는 피할 수 없는 숙명이 아닌, 이해하고 관리할 수 있는 지표가 되었다. 이에 피부가 노화하는 진짜 이유를 더 명확하게 알고, 다양한 접근을 통해 세포 차원에서의 역노화를 실천해야 할 때다.
세포의 시간을 되돌리는 역노화의 비밀코드
최신 연구들은 노화를 예측할 수 있는 코드, 제어 가능한 시스템이자 더 나아가 세포의 시간을 되돌릴 수 있는 프로그래밍이 가능한 것으로 보고 있다. 세포가 분열을 멈추고, 호르몬 균형이 흔들리고, 미토콘드리아의 에너지가 줄어드는 그 미묘한 변화를 캐치하는 것이 새로운 노화 연구의 출발점이 되고 있다.
이는 곧 노화의 복잡한 메커니즘을 정확하게 분석하고 이해해야, 이에 따라 발현되는 노화의 징후를 개선하기 위한 통합적인 접근과 통찰력을 얻을 수 있다는 것을 의미한다. 그 차이가 노화를 가속화하는 또는 역노화와 프로에이징을 실천 가능하게 할 핵심 Key가 될 수 있다는 것을 유념할 것. 노화에 대한 관점을 관리 가능한 질병이라 바라보게 된 근본적인 배경에는 노화의 원인에 대한 혁명적인 발견이 있다.
세포의 시간을 되돌리는 리버스 에이징과 프로 에이징 패러다임의 초석은 지난 2013년 전 세계적으로 권위 있는 학술지 ‘Cell’에 발표된 연구를 바탕으로 한다. 해당 연구는 노화의 근본적인 원인을 세포와 분자 수준에서 9가지의 핵심 지표로 해석했다.
이후에도 연구를 지속하며 2023년에는 기존의 9가지 노화 메커니즘을 더욱 세분화하고, ‘자가포식 기능 장애(Impaired Autophagy)’, ‘염증성 노화(Inflammaging)’, ‘세포 간 정보 교환(Exosome)’, ‘마이크로바이옴 불균형(Dysbiosis)’ 등과 관련된 새로운 핵심 지표를 추가해 역노화의 실현 가능성을 더욱 높였다는 평가를 받고 있다.
해당 내용을 참고하면 ‘DNA 정보 불안정’, ‘세포의 항상성 컨트롤 실패’, ‘노화의 전이와 확산의 차단’이라는 세 가지 축으로 노화의 최신 메커니즘을 정리할 수 있다. 이를 토대로 세포의 시간을 되돌리는 리버스에이징 전략을 수립해 볼 것.
PART 1
DNA 정보 불안정의 문제
DNA 정보 불안정의 문제
노화는 생명의 가장 근본적인 설계도라 할 수 있는 DNA와 그 정보를 활용하는 시스템에서 시작된다. 이 단계에서 일어나는 유전체 불안정성, 텔로미어 단축, 후성유전학적 변성과 RNA 조절장애의 메커니즘을 이해하는 것은 세포의 시간을 되돌리는 첫 단추라 할 수 있다.
유전체 불안정성과 텔로미어의 단축 자외선, 환경 독소, 활성 산소 등은 유전체 불안정성을 유발하며 DNA 복구 시스템에 오류를 누적시킨다. 이는 곧 세포 돌연변이와 암 발생 위험을 증가시키는 원인으로 작용하는 동시에, 염색체 보호 역할을 하는 텔로미어를 단축시켜 세포의 분열 능력을 고갈시킨다. 이로 인해 세포 차원에서 노화가 빠르게 진행되기 시작하는 것.
후성유전학적 변성과 RNA 조절 장애 나이가 들어도 DNA 자체는 변하지 않는다. 하지만 유전자 스위치를 조절하는 시스템이 망가지는 후성유전학적 변성이 일어나게 된다. DNA메틸화, 히스톤 변형 등으로 젊음을 유지시키는 유전자가 비활성화되고, 노화를 유발하는 유전자가 활성화되는 등 ‘세포의 자가 조절 시스템이 붕괴’되는 것을 의미한다. 여기에 RNA 조절 장애는 DNA 정보를 단백질로 전달하는 과정 자체에 오류가 생겨 세포의 기능이 전반적으로 저하되는 현상을 말한다.
SOLUTION
세포의 정보를 지키는 세포 리프로그래밍 전략
DNA의 정보 불안정성의 축을 극복하기 위한 전략은 세포의 정보 복구 시스템 자체를 재활성화하는 것에 중점을 두어야 한다. 대표적으로 항산화제와 NAD+ 전구체인 NMN, NR을 활용해 DNA 복구 효소를 강화하고 만성 스트레스 관리를 통해 텔로미어가 소모되어 단축되는 속도를 늦추기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
NAD+는 DNA 손상을 복구하는 효소인 PARP와 장수 유전자라 불리는 시르투인(Sirtuin)의 활성화에 필수적인 보조 효소로, 노화와 함께 그 수치가 급격하게 감소한다. 이에 NAD+ 수치를 높이는 것은 유전체 불안정성을 줄이고 후성유전학적 변성으로 인한 유전자 발현 오류를 수정하는 시르투인(Sirtuin)의 기능을 강화하는 핵심 열쇠가 될 것이라 전망되고 있다.
또한 텔로미어 단축과 관련하여 장수 유전자를 활성화하거나, 텔로머레이즈 효소의 활성을 조절하는 저분자 화합물에 대한 연구도 지속되고 있다. 더불어 RNA 조절 장애 개선을 위한 방안으로 유전자 리프로그래밍 연구와 더불어 RNA 안정성을 높이는 대사체 관리에 집중해 세포가 지닌 정보를 복구하는 방법론이 대두되고 있는 추세다.
궁극적으로는 부분적 세포 리프로그래밍 기술을 통해 세포가 분화된 상태는 유지하되, 후성유전학적 변성으로 훼손된 유전자 발현 패턴을 되돌려 세포의 젊은 정보를 재설정하려는 연구가 전반적인 오류를 해결할 솔루션으로 가장 큰 주목을 받고 있다.
PART 2
세포의 항상성 조절 실패
세포의 항상성 조절 실패
세포가 스스로를 젊게 유지하는 핵심은 항상성에 있다. 에너지 생산, 노폐물 제거, 단백질의 품질 관리가 정교하게 균형을 이룰 때 세포는 온전한 생명력을 유지한다. 하지만 나이가 들면 이 균형이 서서히 무너지면서 세포는 더 이상 효율적으로 자신을 정비하지 못하게 된다. 그 결과 노폐물과 손상된 단백질이 쌓이면서 에너지 생산 능력이 저하되며, 청소 시스템과 에너지 회로의 비효율화로 대사 균형이 붕괴되고, 세포 노화의 시계가 비정상적으로 앞당겨진다.
단백질 항상성 상실, 자가포식 장애 세포는 끊임없이 자신을 정리하고 정화한다. 그 정교한 균형의 핵심은 바로 ‘단백질 항상성(proteostasis)’에 있다. 하지만 세포 내 단백질의 합성, 접힘, 분해 과정에 오류가 생겨 독성 단백질이 쌓이게 되면 세포는 스스로를 청소할 힘을 잃어버린다.
특히 자가포식 기능 저하는 노화와 신경퇴행성 질환의 치명적인 원인으로 지목되고 있다. 자가포식은 손상된 미토콘드리아와 변성 단백질을 분해해 재활용하는 세포의 내부 청소 시스템으로, 이 기능이 마비되면 세포 내부는 노폐물로 가득 차게 되고, 에너지 순환이 둔화된다.
미토콘드리아 기능장애, 에너지 대사 오류 세포의 생명력은 균형 잡힌 에너지 흐름에서 비롯된다. 하지만 나이가 들수록 세포가 영양 신호를 잘못 해석하는 오류가 증가하고, 포만 상태에서도 성장 신호가 과활성화되어 에너지 절약 모드로 전환되지 못하게 된다. 이로 인해 대사적 스트레스가 누적되는 동시에 미토콘드리아의 효율이 급격히 떨어져 ATP 생산 저하는 물론 활성산소종(ROS)이 급증해 세포 내 손상을 가속화한다.
SOLUTION
세포의 항상성 회복을 위한
자가포식 경로 재활성화, 세포 리부팅
세포의 항상성 회복을 위한
자가포식 경로 재활성화, 세포 리부팅
노화로 인해 기능이 저하된 세포의 항상성을 회복하는 핵심은 세포 리부팅을 위한 자가포식 경로의 재활성화, 세포의 청소 스위치를 켜는 데 있다. 자가포식 경로의 재활성화를 통해 세포 내 노폐물을 처리하는 근본적인 복구 시스템의 기능을 회복하는 것.
간헐적 단식이나 스퍼미딘(spermidine), 레스베라트롤(resveratrol) 등의 물질이 자가포식 경로를 재점화해 세포의 청소 스위치를 다시 켜는 데 효과적이라는 것이 연구 결과를 통해 밝혀진 바 있다.
간헐적 단식으로 세포의 에너지 결핍 상태를 유도해 일명 세포의 에너지 센서라 불리는 효소 AMPK를 활성화함으로써 노화의 핵심 지표를 개선하고, 세포의 성장과 증식, 합성을 명령하는 mTOR 신호 전달 경로를 억제해 대사 균형과 자가포식 기능 장애를 복구하는 것. 이는 단순한 디톡스를 넘어, 세포 차원에서 세포가 스스로를 정비하고 젊음을 유지하는 생명 시스템을 복원하는 핵심 전략이라 평가되고 있다.
PART 3
만성 염증으로 인한 노화의 전이, 인플라메이징
만성 염증으로 인한 노화의 전이, 인플라메이징
노화된 세포와 조직 간의 소통 오류가 누적되면, 노화의 전이가 확산되어 젊고 건강한 세포까지 빠르게 파괴되어 노화의 속도가 앞당겨진다. 이러한 노화의 전이는 미세한 수준에서 시작해 금세 조직의 전반으로 확산되어 결국 전신의 대사 기능과 면역 체계를 무너뜨린다. 여기에 면역 세포의 노화와 장내 미생물 불균형이 결합되면 만성 염증 상태, 염증성 노화(Inflammaging)가 발현된다.
만성 염증으로 인한 세포 노화 손상되어 분열을 멈춘 노쇠한 세포는 염증성 사이토카인(SASP), 성장인자, 단백질 분해효소 등을 분비하며 주변의 건강한 세포까지 늙게 만든다. 노화에 따른 만성적인 저등급 염증, 인플라메이징은 노화의 결과가 아닌 노화를 가속하는 핵심 동력으로 작용한다. 노쇠한 세포는 더 이상 분열하지 않지만 사멸하지도 않으며 주변 조직에 염증 유발 물질을 끊임없이 분비해 만성적인 염증 환경을 조성한다. 이는 곧 세포 스트레스와 미토콘드리아의 반복적 손상을 유발해 모든 노인성 질환을 야기하는 시발점으로 작용한다.
줄기세포 고갈, 엑소좀을 통한 노화 전이 나이가 들면서 세포와 조직의 재생을 담당하는 성체 줄기세포의 수와 기능이 감소하고, 분화 능력마저 현저히 떨어지게 된다. 특히 염증, 산화 스트레스로 인해 줄기세포를 둘러싼 미세환경의 노화로 인해 줄기세포 자체가 활성 신호를 받지 못하거나, DNA 손상 복원의 실패로 스스로 노쇠화되기 때문.
이로 인해 상처 회복 지연, 근육 감소 등 노화의 징후들이 눈에 띄게 증가하게 된다. 더불어 세포 간 통신 변화로 호르몬, 신경전달물질 인플라메이징외에 엑소좀과 같은 작은 소포를 통해 노화를 유발하는 신호가 전신으로 확산된다. 노쇠한 세포가 분비하는 엑소좀에는 염증 유발 물질, 특정 RNA 등의 정보가 담겨 주변의 젊은 세포에 흡수되면 그 세포마저 노쇠화시키거나 기능 이상을 유발한다는 것이 최신 연구를 통해 밝혀지고 있다. 이는 노화가 특정 부위에 머무르지 않고 전신으로 전염되거나 전이될 수 있다는 것을 의미한다.
SOLUTION
노쇠한 세포를 제거하는 세놀리틱스
염증 신호와 대사 조절
노쇠한 세포를 제거하는 세놀리틱스
염증 신호와 대사 조절
만성적인 저등급 염증, 인플라메이징을 끊어내기 위한 최신 전략은 근원지를 정교하게 타깃팅 하는 데서 시작된다. 가장 직접적인 방법은 염증 유발 물질(SASP)을 끊임없이 분비하는 노쇠한 세포 자체를 제거하는 세놀리틱스(Senolytics) 전략이다. 퀘르세틴, 피세틴 등과 같은 성분들은 노쇠한 세포의 생존 경로를 차단해 선택적 사멸을 유도함으로써 전신의 염증 수치를 낮추는 데 도움을 주는 것으로 알려져 있다.
여기에 노쇠한 세포가 분비하는 염증성 독성 물질을 중화하여 염증 확산을 막는 세노모픽스(Senomorphics)를 병행하는 방법이 새롭게 대두되고 있다. 또한 염증의 근원지가 되는 장내 미생물 불균형(Dysbiosis)을 개선하기 위해 프리바이오틱스, 프로바이오틱스 보충제와 항염증성 대사산물인 단쇄지방산의 섭취를 늘리는 것 또한 빼놓을 수 없다. 장벽이 약해져 염증 물질이 혈류로 유입되어 인플라메이징을 유발하는 것 그리고 자가포식을 촉진하여 염증을 유발하는 노폐물의 축적을 효과적으로 예방할 수 있다.
References 1. The hallmarks of aging│López-Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G│Cell. 2013 Jun 6;153(6):1194-217. 2. Hallmarks of aging: An expanding universe│López-Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G│Cell. 2023 Jan 19;186(2): 243-278. 3. Chapter 2 - Market Evolution of Topical Anti-aging Treatments│Ni'Kita Wilson 1│skin aging handbook, Available online 22 April 2009.
글
by 이혜민
사진
Shutterstock
