생명은 매순간 에너지 필요하고 소비만큼 보상 필요
자극에 의해 인체 무리하지 않도록 영양소 공급해야

▲ 자료=google
이 장면은 tvN 드라마 ‘쓸쓸하고 찬란하神 도깨비’ 16화 중 지은탁(김고은)이 자신의 차로 트럭을 막아서 많은 아이들을 구하고 자신은 죽은 후 저승사자를 만나는 장면이다.
지은탁: 왜 이러지, 하면서도 그러고 있더라고요. 저 정말 너무 무서웠어요. 아저씨.
약국에는 삶을 살아가는 사람들이 위로를 받기 위해 들어오는 공간이다. 다들 여러 가지 이유가 있지만 어쩔 수 없는 상황에서 도움을 받기를 원한다.
* 육체적으로: 과로, 과도한 운동(운동중독증), 부족한 수면, 휴식이 없는 삶
* 정신적으로: 재정적 문제, 대인관계, 미래에 대한 불안, 삶에 대한 회의
* 음식섭취는: 혼자 밥을 먹고, 단순탄수화물(인스턴트) 섭취가 많고
* 삶을 살면서: 사회생활이 힘들 때, 지인을 잃었을 때, 피곤해도 밤에 컴퓨터(게임)는 해야 되고, 술 한잔으로 지친 삶을 달래기도 한다.
의식이든 무의식이든 그냥 이렇게 삶을 살아가고 있다. 사람들은 안다. 어떻게 하면 건강해지는지. 하지만 알면서도 “왜 이러지, 하면서 그렇게 살고 있다.”

생명은 어떤 상황에도 그 상황에 적응(適應, adaptation)하게 되어있고, 적응했다는 것은 생존하고 있다는 것이다. 모든 생명은 끝나는 순간까지 삶의 무게를 그대로 짊어지고 살아간다. 매 순간마다 에너지가 필요하고, 적응이 쉽지 않거나 인체에 에너지가 많이 필요한 순간 교감신경과 부신이 항진되어 인체에 필요한 에너지를 공급한다. 그리고 인체는 소비한 에너지만큼 반드시 보상을 받아야 한다.

▲ [그림 1] SAM pathway와 HPA axis에 따른 인체의 반응/ 자료 제공=신창우 약사

1. SAM pathway와 HPA axis(에피네프린과 코티솔의 작용Ⅰ)
자극의 변화는 중추신경계에 전달이 되고, 변화에 따라서 신경계와 호르몬계는 다른 명령을 인체의 조직과 기관에 내린다.

특히 생명에 위험을 주는 자극이나 적응하지 못한 자극에 인체는 더 많은 활동과 에너지가 필요하고, 대뇌변연계(limbic system)는 이러한 자극에 대응하여 SAM pathway(sympathomedullary pathway)와 HPA axis(hypothalamic pituitary adrenal axis)를 자극한다.
SAM pathway의 자극은 부신수질에서 catecholamines을 분비하고, HPA axis에 자극 받은 부신피질은 steroid hormones(cortisol, aldosterone, androgen)을 분비한다.

신경계를 통한 빠른 반응인 SAM pathway는 저장된 포도당(glycogen)을 동원하고, 심박출량과 호흡량이 증가하여 세포의 에너지 사용을 증가시킨다.

호르몬을 통한 긴 반응인 HPA axis는 지방(지방세포)과 아미노산(근육)을 동원하여 간에서 당신생반응(gluconoegenesis)을 통하여 혈중의 포도당 농도를 높이고, 신경세포를 제외한 나머지 세포는 지방을 에너지로 사용한다. 또한, Na+이온과 물을 보존하고 K+과 H+이온은 제거한다.

자극에 대한 인체의 반응은 자극으로부터 인체를 보호하고 자극으로부터 벗어나는 역할을 한다. 하지만 보상이 없는 자극의 지속은 결국 인체가 견딜 수 없는 상황으로 가며, 다양한 이상반응이 나타나게 된다.

2. 자극의 지속과 인체의 반응

자극에 대한 인체의 반응을 한마디로 요약하면 신경세포에 포도당 공급과 에너지 대사의 증가이다. 인체는 한정된 에너지를 이용해 능동적으로 자극을 회피한다.

▲ [그림 2] 자극에 의한 인체의 대사 변화/ 자료 제공=신창우 약사

1) 신경세포에 포도당 공급(에피네프린과 코티솔의 작용Ⅱ)
포도당을 공급하는 방법은 인체에 저장된 글리코겐(glycogen)을 분해(glycogenolysis)해서 공급하는 방법과 포도당신생반응(gluconeogenesis)을 통해서 공급하는 방법이 있다. 간에 저장된 글리코겐은 분해가 되어 혈액으로 포도당을 공급을 할 수 있지만 근육에 저장된 글리코겐은 혈액으로 직접 포도당을 공급하지 못하지만 lactic acid는 공급할 수 있다.

지방분해와 함께 지방산화의 증가는 근육의 에너지대사 변화와 간에서 포도당신생반응을 증가시키게 된다. 포도당과 지방산 모두 acetyl-CoA로 전환이 가능하다. 근육에서 지방산화가 증가하게 되어 acetyl-CoA가 증가하면 상대적으로 pyruvate는 lactic acid로 전환이 되고, 간으로 이동하여 중요한 포도당 생성의 전구체가 된다.

또한 단백질 분해의 증가는 에너지 대사에 사용과 동시에 포도당 합성에 필요한 glucogenic amino acid를 공급한다. 아미노산의 분해(포도당합성, ATP전환)는 암모니아(NH3)를 요소로 전환하는 urea cycle을 증가시킨다.

urea cycle은 주로 간에서 일어나는 반응으로 그림 4와 같은 반응을 가진다. 이 반응은 인체에 유해한 암모니아를 요소로 바꾸어 주면서 ATP를 소모하고, 무엇보다 ①bicarbonate(HCO3-)를 소비하고 ②수소이온이 증가하게 된다.

▲ [그림 3] 지방산화 증가와 에너지대사의 변화/ 자료 제공=신창우 약사

2) 수소이온의 증가(에피네프린과 코티솔의 작용Ⅲ)
자극에 의한 포도당 공급의 증가는 인체에 저장된 에너지가 소비되는 것으로 끝나지 않는다. 포도당 전구체인 lactic acid, amino acid의 증가, 간에서 포도당신생반응과 함께 증가하는 케톤체(ketone body)의 증가 그리고 urea cycle에 의한 수소이온의 증가와 HCO3-의 감소는 인체 pH에 영향을 미친다.

▲ [그림 4] urea cycle과 수소이온/ 자료 제공=신창우 약사

에너지 대사와 동시에 인체의 buffer system(폐, 신장, 단백질, 뼈 등)이 증가한 수소이온을 제거한다.
증가한 수소이온은 헤모글로빈과 결합하여 폐포로 이동하고 bicarbonate(HCO3-)와 결합하여 이산화탄소(CO2)로 전환이 된 후 호흡으로 제거된다. (호흡의 증가)

수소이온의 증가는 헤모글로빈이 수소이온과 결합을 하고, 헤모글로빈의 산소친화도가 떨어지면서 산소운반에 문제가 발생한다.
신장은 인체에서 수소이온을 물리적으로 제거하고, bicarbonate의 혈중 농도를 조절한다. 세뇨관(tubule lumen)으로 이동한 수소이온은 phosphate buffer와 반응(HPO42- + H+ → H2PO4-)하여서 소변으로 배설된다.

증가한 수소이온은 폐와 신장으로 배설되기 전에 뼈와 단백질에 영향을 미친다. 수소이온은 다른 양이온(Na+, K+, Ca2+, Mg2+)보다 더 빨리 단백질과 결합(양성자건너뛰기에 의해서)을 한다.

뼈의 표면에 있는 Na+과 K+이온이 수소이온과 교환이 일어나고, 결과적으로 뼈의 미네랄이 용해가 되면서 NaHCO3, CaHCO3, CaHPO4와 같은 완충 화합물이 방출된다. 혈중 pH는 조절할 수 있으나 결과적으로 뼈의 무기화에 나쁜 영향을 미치고, 구루병, 골연화증 및 골감소증과 같은 뼈 질환을 유발할 수 있다.
수소이온은 단백질에 있는 Ca2+보다 더 쉽게 결합하게 되어, 혈액에 유리칼슘을 증가시킨다.

▲ [그림 5] 비만세포의 탈과립(degranulation)과정/ 자료 제공=신창우 약사

FcεRI ; Fc epsilon RI 고친화성 IgE 수용체, Lyn ; tyrosine-protein kinase, Syk ; spleen tyrosine kinase, LAT ; Linker for Activation of T cells, PLCγ ; Phospholipase C γ, DAG ; diacylgycerol, PKC ; protein kinase C,
MARCKS ; Myristoylated alanine-rich C-kinase substrate, ER ; endoplasmic reticulum(소포체)

비만세포의 탈과립(degranulation)은 그림5와 같이 항체(antigen)가 IgE에 결합하고 많은 과정을 거쳐서 세포질에서 Ca2+의 농도가 높아지면서 탈과립이 이루어진다. 이때 세포외부에서 세포내부로 칼슘통로(calcium channel)를 통해 칼슘이 이동하는데 외부에 유리칼슘이 많으면 비만세포의 탈과립이 증가하고 알레르기 반응이 증가하게 된다.

즉, 수소이온의 증가(acidosis까지는 아니더라도)는 폐와 신장에 영향을 미치고, 단백질의 기능 및 결합조직(뼈)에 문제, 다양한 알레르기 반응에 영향을 미친다.

3) 인슐린 작용의 억제(에피네프린과 코티솔의 작용Ⅳ)
음식의 섭취와 함께 증가하는 호르몬인 인슐린은 대표적인 동화호르몬(anabolic hormone)으로 GLUT 4(glucose transporter type 4)를 활성화 시키고, 근육 및 지방세포에 포도당 섭취를 증가시키면서 동화작용을 증가시킨다. 아미노산 섭취를 통한 단백질 합성, DNA 복제, 글리코겐 합성증가, 혈장에 있는 칼륨이온(K+)을 세포내로 이동, 지방합성 증가 등이 있다.

자극에 의해서 에피네프린과 코티솔이 지속적으로 분비되면 인슐린의 작용이 억제된다. 이것은 동화반응의 억제를 말하며 단백질합성이 감소하면서 조직은 약화되고, 지방 및 글리코겐의 저장이 줄어들면서 자극에 대한 인체의 반응이 감소할 수밖에 없게 된다.

반대로 동화반응이 일어나지 못한 물질, 포도당은 혈중에 머무르게 되고, 중성지방은 지방세포에 저장되지 못한 채 간이나 내장에 축적이 되어 지방간, 내장지방을 형성하게 된다.(인슐린 저항성insulin resistance의 증가)

3. 보상과 휴식
생명이 가지고 있는 에너지가 어느 한 순간의 자극으로 완전히 고갈되어 버리진 않는다. 음식을 먹고 휴식을 취하면 다시 예전과 같은 힘을 쓸 수가 있다. 어느 순간 자극에 대해서 반응하기 힘들어질 때 흔히 스트레스가 너무 심하다고 한다. 자극이 예전보다 더 강해서가 아니라, 생명이 자극에 더 이상 반응을  할 수 없게 돼서 그렇다.

스트레스를 줄일 수 있는 방법은 자극을 피하면 된다. 하지만 현실 속에서 자극을 피하는 것은 그리 쉽지 않다. 우리가 할 수 있는 것은 자극에 의한 인체의 반응이 인체에 무리가 나타나지 않게 하는 것이다. 인체에 필요한 영양소를 공급해서 생명이 오늘을 살 수 있게 도와주는 것이다. 

 

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