인체의 세포 교체 주기는?

 

인간이 가진 질병으로 인간은 치료를 하기 위해 약을 먹거나, 외과적 방법을 동원해서 치료를 한다. 그리고 최근에서는 심신의학이라고 하여 심리치료도 하고 있다. 그럼, 치료는 특정 인체의 부위가 좋아지는 것일 수도 있지만, 아마도 우리 몸의 구성 성분이 세포가 변화는 것이라고 말할 수도 있지 않을까? 그 세포가 죽거나 다시 태어나거나 하면서 우리의 세포는 변화하고 우리는 그 속에서 치료를 경험하고 있는 것이라고 본다. 그래서, 인간의 세포는 얼마의 주기로 변화하게 되는지 알아본 논문이 있어 소개한다. 이 논문은 네처 메디슨(Nature medicine) 학술지에 올라온 이스라엘 와이즈만 연구소의 연구 결과이다. 

 

 

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건강에 있어서 인체의 기능을 더 잘 이해하기 위해서 그리고 질병, 세포 구성과 회전율을 정량화하는 것이 중요한 관심사이다. 가장 최근의 성인 신체의 세포 수를 약 30조 개로 추정했으며, 그중 약 90%가 조혈계통(hematopoietic lineage)으로 대부분 적혈구이다. 그러나 이러한 관점을 넘어선, 세포와 조직의 죽음과 재생의 역학에 대한 상응하는 전체 조사는 없었다. 

 

 

다양한 세포 유형에 의해 나타나는 수명의 변화를 조사하고 질량과 수 측면에서 세포 회전율을 정량화함으로써 인체의 전반적인 세포 회전율 역학에 관한 사항을 확인해 보고자 한다. 

 

세포의 수명은 세포 유형과 조직에 따라 매우 다양하다. 장 상피( gut epithelia)의 경우에는 3-5일에서 심근세포(Cardiomyocytes, 심장의 수축 기능을 수행) 또는 뉴런의 경우 수년(심지어 평생)까지이다. 그래서 일일 세포 회전율을 특정 세포 집단의 일일 평균 세포 사망 수로 정의하여, 세포 유지에 중요하고 신체의 전반적인 에너지 흐름의 많은 부분을 설명하는 세포 내 구성 요소의 지속적인 재활용은 세포 사망으로 이어지지 않으므로 세포 회전율의 경우가 아니라는 점에 주목한다.

 

 

 

 

 

일일 세포 회전율은 두 가지 요인에 의해 영향을 받는다. 

• 세포의 수
• 평균 수명 (마지막 분할에서 측정됨)

 

따라서, 주어진 세포 집단이 많고 상대적으로 짧은 수명을 가지고 있다면 전체 세포 회전율에 상당한 기여를 할 것이기에 분석의 초점을 맞춘 주요 세포 유형은 30조 중 적어도 0.1%를 차지하는 세포 유형을 다루었다. 각 세포(적혈구, 호중구 등)의 전체 일일 회전율을 아래와 같이 도식화할 수 있다. 그리고 일부 세포 유형(장, 위 상피세포, 폐 세포 및 림프구)을 함께 그룹화했다. 

 

 

인체의 일일 세포 총 회전율이 310 ~ 350억 개다. 이 세포들의 약 86%는 혈구이며, 대부분은 골수에서 유래되고, 나머지 14%의 거의 대부분은 내장 세포이다. 인체 세포 회전율의 세 가지 주요 원인은 적혈구(RBC), 호중구(체내에 이물질이나 감염성 인가자 있을 때 탐식과 소화작용, 및 살균작용하는 백혈구 일종) 및 장 상피가 공동으로 총 회전율의 약 96%를 담당한다. 그리고 약 80 일이면 모든 세포들이 교체된다. 

 

그리고 연구자들은 죽는 세포의 질량과 그것들을 대체하는 세포의 질량 사이의 균형에 관심이 있어, 계산된 세포 회전율을 다른 세포 유형의 평균 질량과 결합함으로써, 아래의 그림에 제시된 전체 인간 세포 질량 회전율에 대한 다양한 조직 유형의 기여도를 계산했다. 일일 약 60 ~ 100g의 세포들이 교체된다. 

 

 

세포 질량의 전체 회전율과 관련하여, 성인의 항상성 세포 질량 회전율이 체질량의 백분율로서 9개월에서 18세 사이의 유아 및 어린이의 질량 축적률보다 훨씬 높다는 것을 발견했다.