오토파지란 무엇일까요?
우리 몸은 약 60조 개의 세포로 구성되어 있다고 합니다. 세포 안에는 매일 활동에 필요한 에너지와 물질들이 만들어지는데, 그 과정에서 기능이 저하된(혹은 노후된) 세포소기관, 변형된 단백질, 세포질의 노폐물과 같은 폐기물들이 발생하는데요. 이것들이 계속해서 세포 안에 쌓이기 시작하면 세포의 기능이 떨어지게 되겠지요. 그래서 세포 안에는 쓰레기들을 치우고 재활용하는 시스템이 존재하는데 이를 AUTOPHAGY 라고 부릅니다. 이는 헬라어로 스스로(auto) + 먹는다(phagy)라는 단어의 합성어인데, 우리말로는 자가포식이라고 부릅니다.
오토파지(AUTOPHAGY)란, 세포가 살아가는 데 있어 불필요한 세포구성 성분을 파괴하는 것을 말합니다. 스스로 세포 속에서 발생하는 낡은 것들, 못 쓰게 된 것들, 성능이 떨어지는 것들을 스스로 먹어 치워 버리는 현상을 말하죠. 조금 더 자세하게 설명하자면, 손상되고 수명이 다한 단백질 세포, 세포의 노폐물과 같은 것들이 발생할 때, 그 주변에 소포체라는 주머니를 만들어 그 물질들을 포장해 버립니다. 그리고 그 쓰레기 포장품(오토 파고 좀, Autophagosome)을 재활용센터(라이소좀, Lysosome)로 보내어 아미노산, 포도당, 지방산 등 작은 단위의 영양소로 분해하게 되고요. 이렇게 분해된 영양소들은 새로운 조직을 합성하는 재료로 재사용되거나, 혹은 세포가 살아가기 위한 에너지원으로 재활용되기도 합니다. 다시 말해서 세포 속에 쌓이는 쓰레기들을 분해하여 재활용한다는 것이죠.
이러한 개념은 1962년 크리스티앙 드 뒤브(Christian du Duve) 를 통해 처음 세상에 알려지게 되었죠. 그는 미토콘드리아 등의 세포 소기관이 이중 막으로 둘러싸인 것을 발견했고, 이를 오토파지 액포(autophagy vacuole)라고 부릅니다. 그러나 그 뒤로 오토파지에 대한 연구는 거의 진행되지 않았다고 해요. 그러다가 1988년 일본의 오스미 요시노리 교수가 단세포 생물인 효모 내부에서 이루어지는 오토파지 과정을 관찰하는 데 성공하고, 1992년 학계에 보고하게 되죠. 이듬해에 효모에서 오토파지에 관여하는 유전자 15개를 찾아내면서, 오토파지가 생물이 살아가는데 아주 중요한 역할을 한다는 점이 밝혀지게 됩니다. 이후로 2016년 오토파지의 캐머니즘을 밝혀낸 일본의 오스미 요시노리라는 과학자가 이 공로로 노벨 생리학을 수상하게 되고, 이후로 2017년 실리콘벨리 노벨상이라 불리는 Breakthrogh Prize 도 수상했다고 하지요.
오토파지란 무엇이고 왜 중요할까요?
오토파지는 자신의 세포 구성 성분을 분해하고 재활용하는 과정입니다. 오토파지는 그리스어로 '자기 자신을 먹다'라는 뜻을 가지고 있습니다. 오토파지는 세포의 건강과 생존에 필수적인 역할을 합니다. 오토파지는 다음과 같은 이유로 중요합니다.
- 오토파지는 세포의 에너지 대사를 조절합니다. 오토파지는 에너지가 부족한 상황에서 세포 내의 단백질이나 지방을 분해하여 에너지원으로 사용합니다. 반대로 에너지가 충분한 상황에서는 오토파지가 억제되어 세포 내의 에너지 저장물질이 증가합니다.
- 오토파지는 세포의 품질 관리를 수행합니다. 오토파지는 손상되거나 기능하지 않는 세포 구성 성분을 제거하고 재사용합니다. 이를 통해 세포의 활성도와 안정성을 유지하고, 산화적 스트레스나 DNA 손상과 같은 세포 손상을 방지하거나 복구합니다.
- 오토파지는 세포의 응답력을 향상시킵니다. 오토파지는 다양한 환경 변화나 스트레스에 대응하기 위해 세포의 구조와 기능을 조절합니다. 예를 들어, 오토파지는 면역 반응에 참여하여 병원체나 이물질을 제거하거나, 자기 면역 반응을 억제하여 자신의 조직을 보호합니다. 또한, 오토파지는 세포 분화나 분열과 같은 발생 과정에도 관여하여 세포의 분화 정도와 수를 조절합니다.
오토파지는 인간의 건강과 질병에도 깊은 관련이 있습니다. 오토파지가 감소하면 세포의 기능이 저하되고, 쓰레기물이 축적되어 다양한 질병의 원인이 될 수 있습니다. 예를 들어, 암, 신경 퇴행성 질환, 감염성 질환, 당뇨병, 비만, 심혈관 질환 등은 모두 오토파지와 관련된 질병입니다. 반대로, 오토파지가 과도하게 활성화되면 세포의 구성 요소가 과도하게 분해되어 세포의 생존에 위협이 될 수 있습니다. 예를 들어, 근육 위축이나 골다공증은 오토파지가 과도하게 활성화된 결과입니다.
오토파지 실생활 적용
오토파지는 식사 주기, 운동, 스트레스, 온도 등 여러 요인에 의해 조절될 수 있습니다. 이러한 요인들을 통해 오토파지를 적절하게 자극하면 세포의 기능과 수명을 개선하고, 질병의 예방과 치료에 도움이 될 수 있습니다. 반대로, 오토파지를 과도하게 활성화하거나 억제하면 세포의 손상과 죽음을 유발하고, 건강에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다.
이번 글에서는 오토파지를 실생활에서 어떻게 적용할 수 있는지 알아보겠습니다. 다음과 같은 내용을 다룰 예정입니다.
- 오토파지와 식사 주기의 관계
- 오토파지와 운동의 관계
1) 오토파지와 식사 주기의 관계
식사 주기는 오토파지를 조절하는 가장 강력한 요인 중 하나입니다. 식사를 하면 세포에 에너지와 영양소가 공급되고, 세포 내부에 mTOR라는 단백질이 활성화됩니다. mTOR는 세포의 성장과 분열을 촉진하는 역할을 하며, 동시에 오토파지를 억제하는 역할도 합니다. 따라서 식사 후에는 오토파지가 저하됩니다.
반대로, 식사를 하지 않으면 세포에 에너지와 영양소가 부족해지고, mTOR가 비활성화됩니다. 이때 AMPK라는 단백질이 활성화되어 세포의 에너지 대사를 조절하고, 오토파지를 자극합니다. 따라서 공복 상태에서는 오토파지가 증가합니다.
2) 오토파지와 운동의 관계
운동은 오토파지를 촉진하는 요인 중 하나입니다. 운동을 하면 근육 세포에 산소와 영양소가 공급되고, 에너지가 소모되고, 산성도가 증가하며, 스트레스가 발생합니다. 이러한 변화는 세포에 오토파지를 활성화하는 신호를 전달합니다. 오토파지는 근육 세포의 손상된 단백질이나 기관을 제거하고, 에너지 대사를 조절하고, 근육 성장과 재생을 촉진합니다.
운동은 다른 조직이나 기관에서도 오토파지를 증가시킵니다. 예를 들어, 운동은 심장에서 오토파지를 촉진하여 심장 기능을 개선하고, 뇌에서 오토파지를 촉진하여 신경세포의 보호와 학습과 기억력을 향상합니다. 또한, 운동은 간이나 지방 조직에서 오토파지를 촉진하여 당뇨병이나 비만과 같은 대사 질환을 예방하거나 치료하는 데 도움이 됩니다.
운동의 종류와 강도에 따라 오토파지의 정도가 달라집니다. 일반적으로, 저강도의 지속적인 운동보다 고강도의 간헐적인 운동이 더 많은 오토파지를 유발합니다. 또한, 근력 운동보다 유산소 운동이 더 많은 오토파지를 유발합니다. 그러나 운동의 종류와 강도는 개인의 체력과 목표에 따라 달라져야 하므로, 적절한 운동 프로그램을 선택하는 것이 중요합니다.
운동은 오토파지와 상호 작용하는 다른 요인들과도 연관됩니다. 예를 들어, 운동은 호르몬이나 신경전달물질과 같은 생화학적인 요인들을 조절하고, 식사나 단식과 같은 영양적인 요인들에 영향을 주고, 수면이나 스트레스 관리와 같은 생활습관적인 요인들과 상호작용합니다. 따라서 운동 외에도 이러한 요인들을 고려하여 오토파지를 최적화하는 것이 좋습니다.
결론적으로, 운동은 오토파지를 증가시켜 건강과 질병 예방에 도움이 되는 효과적인 방법입니다.
책도 내셨고, 유튜브를 운영하고 계신 최겸 님을 소개합니다.
(저는 이분과 아무런 상관은 없지만)이 분의 글과 영상을 보고 음식에 대한 자세가 많이 달라졌거든요! 정말로 진정성있는 컨텐츠를 하신다고 생각합니다.) 최겸 님의 유튜브를 방문하시면 이분이 남긴 영상으로 간헐적 단식에 대한 이해를 높일 수 있습니다.
실제로 실천하신 분들의 인터뷰도 볼 수 있답니다. 모두들 건강을 위한 삶을 사시기를 바랍니다.