건강 숨은 의미 찾기

두 줄의 화학식에는 생명의 시작과 끝이 담겨져 있다. 식물은 지극히 단순한 무기물인 이산화탄소와 물을 태양 빛의 도움을 받아 인간으로 진화할 수 있었던 최초 유기물인 포도당을 창조했고, 동물은 창조된 포도당을 사용하고 난 이후에는 동물 자체가 원래의 모습인 이산화탄소와 물로 분해되어 허공에 땅에 바다에 스며들다가, 언제인지는 특정 짓지는 못해도 다시 뭉쳐지는 환생의 재료로 참여하는 일정한 자연의 순환을 내포하고 있다.     

화학식이나 생소한 글자때문에 관계없는 다른 세상 이야기라고 치부될 수도 있지만, 분명히 학창시절에 시험 때문에 열심히 외워서 기억했었던 것이다. 추울 때 몸을 떠는 이유는 근육세포가 에너지 소비를 촉진해서 686kcal 열을 얻어 체온 조절이라는 항상성 유지를 위함이란 것을 이제는 안다. 

이 생명의 시작인 화학식 속에는 정답 고르기 시절에 미처 알 수 없었던 먹거리와 건강에 대한 바로미터가 숨겨져 있어서 오늘날 정보의 홍수 속에서 본질을 이해하려는 생각과 선택당하지 않으려는 주관적 선택권을 회복하게 할 수도 있다.     

식물의 화학식은 최초 유기물을 만든 어떤 세포에서 일어났던 일을 도식화한 것이다. 먼 옛날,  인간이 도저히 숨을 쉴 수 없는 이산화탄소와 질소가 가득했고, 산소는 희박했던 시기, 지구에서 가장 흔한 이산화탄소CO2와 물H2O을 햇빛이 주관하여 최초 유기물인 포도당C6H12O6이 만들어진다. 

6개 이산화탄소 분자 + 6개 물분자에다가 햇빛에너지가 더해지니 1개의 포도당 분자 + 6개 산소 분자 + 6개 물분자가 만들어지는 기적을 돌연변이 세포가 해낸 것이다.    

탄소C가 기반이 되는 물질을 유기물이라 하며 그외는 땅속이나 공기에 포함되어 존재하는 무기물이고, 영어로 미네랄이다. 

포도당 이후에 생긴 지방도 탄소C, 수소H, 산소O로써 포도당과 같아서 인체가 에너지원으로 선택하여 사용 중이고, 단백질은 C,H,O에다가 공기의 70% 차지하는 질소N가 필수적으로 결합에 참여하고 때에 따라서는 미네랄도 포함되는 물질로 에너지 사용보다는 DNA, 호르몬, 효소 등의 물질 원재료로써 인체가 운용이 원활하게 하는 목적으로 만들어진다.    

낙타의 등 혹에는 지방이 가득 차 있다. 그래서 지방을 에너지원으로 사용할 때마다 동물의 화학식 오른쪽에 보이는 물H2O이 생성되기에 낙타는 사막을 물 없이 횡단할 수 있다. 동물이 에너지를 사용하게 되면 이산화탄소, 물 그리고 열에너지로 바뀌어 피부와 호흡으로 또는 오줌으로 버리게 되고 불순물인 활성산소는 항산화 작용에 따라 소멸시키게 된다. 피부에 털이 많은 개와 고양이 등은 혀 외에는 열 발산 부위가 없어서 혀를 항상 내밀어 온도 조절을 하고, 인간과 달리 항상화제인 비타민 C를 체내에서 합성해 사용하고 있다.

공기 중의 질소N는 N 원자 3개가 결합한 N3 분자 형태로 가장 강한 결합이다. 웬만해서는 결합이 깨지지 않지만 비 오는 날 번개 주변에 N3 결합이 깨져 단독의 N이 물과 결합해 땅속에 스며들 때 식물이 N을 이용할 수 있다. 번개로 인한 질소 결합 붕괴는 량이 미미했지만, 땅속의 특정 세균은 효소를 사용해서 번개의 역할을 순식간에 대신했기에 오늘날 식물이 번창할 수 있었다. 

식물은 세균에서 서식처와 포도당을 안정적으로 제공하고, 세균은 질소N가 포함된 물질을 식물에게 주는 공생의 결과가 뿌리 식물이고 감자가 대표적이다. 토양의 산성화는 질소 고정화 세균의 소멸을 가져와서 생태계 파괴로 이어진다. 

인간을 포함해서 지구상의 모든 유기물은 이산화탄소와 물의 결합에서 시작했으므로 죽음 이후에는 결국 이산화탄소와 물로 분해되어 허공과 땅속으로 스며든다. 내가 현재 사용 중인 이산화탄소와 물은 과거의 위대한 분이 사용한 것일 수도 있다. 왜냐하면 이산화탄소와 물은 더 이상 하위 단위로 쪼개지지 않는 지구 탄생부터 함께한 물질이면서 항상 순환하기 때문이다.      

이산화탄소는 태양의 에너지가 지구 표면에 부딪히고 나서 반사되어 우주로 날아가는 것을 중간층에서 잡아 주는 온실 효과 역할을 하기에 지구가 따뜻할 수 있었다. 금성은 구름층이 너무 두꺼워 극한의 온실효과 때문에 표면 온도가 450도를 넘는다.      

메탄CH4 등의 물질은 산소와 결합해서 에너지원으로 사용하는 한 인위적으로 이산화탄소 발생량을 높여서 지구 온난화 환경문제에 자유롭지 않고, 지구 외곽에 존재하는 오존O3은 산소 원자 3개가 모인 물질로, 햇빛 속의 포함된 방사선에 가장 가까운 전자기파인 자외선 C를 대부분 반사하여 우주로 날려 보내기 때문에 동식물 DNA 돌연변이를 막아 주지만, 주변 생활권 내에서 만들어지는 환경적인 오존O3 발생은 기상청의 오존 경보 알람을 울리게 만든다.     

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그림의 푸른색 외곽선은 인지질이라는 지방 성분으로 구성된 세포막이다. 피부세포는 물과 세균등의 침입을 막기위해 사각 형태로 붙어있지만, 대부분 세포는 모양이 제각각이다. 하루에 새로 태어나는 세포는 3,000억 개가 넘어서 인지질을 포함한 콜레스테롤 등 많은 물질을 필요로한다. 시중에서도 인지질 함량을 강조하는 식품성 약품을 팔기도 한다.      

붉은색 사선의 왼쪽은 혈액에 있던 포도당이 인슐린 호르몬의 절대적 도움으로 세포 내로 유입되어 산소 없이 피브루산(=젖산)이라는 중간물질로 변하며 2 ATP(생체 에너지 단위)가 생성되는 모습이고, 붉은색 오른쪽은 피부르산이 미토콘드리아에 들어가 산소와 함께 나머지 32ATP를 만드는 온전한 포도당 사용 경로를 보여준다.    

암세포는 미토콘드리아가 기능을 잃어버린 세포이기 때문에 해당과정인 2ATP만 얻을 수 있다. 그래서 부족한 에너지 확보을 위해 포도당을 무한정으로 독점하여 소비하는 것이다. 즉, 암세포는 주어진 책임은 없고 포도당 독식이라는 의무(세포 증식을 위한 에너지 독점)만이 존재한다. 시쳇말로 암적인 존재라는 말이 괜히 생긴 게 아니다.     

그림 왼쪽 파트에 1개의 미토콘드리아 도식이 있다.  격한 운동은 빠른 에너지 공급을 요구하므로 오른쪽의 정상적인 미토콘드리아 에너지 생산 과정이 더디다고 보고 암세포와 같이 2ATP 생산 공정을 많이 이용하게 되며, 과하게 생산된 피브루산(젖산)은 세포 내에 축적된다(근육 피로=젖산 축적)

그래서 산소가 필요한 유산소운동은 미토콘드리아를 이용하는 운동이고, 무산소운동은 산소가 필요 없이 급격한 근육을 사용하는 운동이다. 근육량을 키우려면 무산소운동이, 몸 내부 순환을 위해서는 유산소운동이 필요하고, 최고의 건강 방법은 유산소와 무산소를 병행하는 것이다.     

한 개의 세포 내에는 미토콘드리아를 비롯해 핵, 리보솜, 리소좀 등 많은 세포 소기관이 있으며, 포도당, 아미노산, 미네랄, 항산화 물질, 호르몬, 효소 등 셀 수 없는 물질들로 꽉 채워져 있다. 인간의 세포는 핵이 핵막으로 둘러싸여 구분되어 있고, 세균은 핵막이 없이 세포 내에 그대로 DNA가 떠돌아다닌다. 그래서 추출이 쉬운 대장균의 DNA에 사람 인슐린DNA 정보를 끼워넣어서 대장균이 자기 DNA인줄 착각하고 인슐린을 무한정 만든 것을 빼앗아 당요 질환에 사용하고 있다.

건강한 사람이라는 것은 에너지를 독점 생산하는 미토콘드리아가 건강하다는 것이 정확한 표현이다. 모든 세포에 들어있는 미토콘드리아는 세포가 담당하는 기능에 따라 세포 내에 존재하는 개수도 다르다. 에너지를 가장 많이 사용하는 간세포 하나에는 미토콘드리아가 많게는 3,000개 있고, 그 외는 몇백 개 수준이며, 적혈구처럼 헤모글로빈으로 꽉 채우기 위해서 미토콘드리아와 핵도 제거한 세포도 있다.      

걷기, 달리기, 명상 등 건강을 위하여 운동한다는 것은 곧바로 미토콘드리아를 운동시킨다는 것이다. 자전거를 타면서 다리 근육 세포의 미토콘드리아를 활성화시키는 것이고, 산행으로 맑은 공기를 먹는 것은 다리 근육세포와 폐 세포의 미토콘드리아를 위한 것이다.      

미토콘드리아는 자신이 속한 세포가 늙었다고 판단되면 세포예정사(세포자살) 프로그램을 가동해서 신생 세포와 맞교대를 한다. 일정한 순서가 생략된 채로 세포가 터져버리면 세포 내에 있던 분해효소가 옆의 건강한 세포도 분해할 것이기 때문이다. 암세포는 미토콘드리아가 망가져 있기에 세포 호흡은 물론 세포자살 프로그램이 작동하지 않아 죽지 않고 성장(세포분열)에만 진심인 세포가 된다.     

또, 미토콘드리아는 에너지 생산을 독점하는 기관인 만큼 부산물인 활성산소 생산량도 많다. 그래서 인체는 활성산소 및 유해물질(독소)을 제거하는 유전자 정보를 가지고 있는데, Nrf2 유전자라고 한다. 즉 항산화제를 합성하라는 유전자이다. 인체 내에 산화스트레스(활성산소나 독소) 수치가 높아지면 Nrf2 스위치가 켜지는데, 오메가3나 강황의 커큐민 성분 등이 스위치를 켜는 역할을 도울 수 있기에 몸에 좋다고 하는 것이다.     

면역력을 높이는 것도 결국은 미토콘드리아의 활동성을 강화한다는 것이다. 면역력은 면역세포의 건강함에 있고, 면역세포의 미토콘드리아 건강함이 핵심이 되기 때문이다. 그래서 미토콘드리아를 충분히 활용하는 유산소운동이 미토콘드리아를 이용하지 않는 무산소운동보다 좋다는 것이며, 세포 내에 포도당이 꽉 들어찬 것보다 약간 부족할 때가 미토콘드리아 활성도가 훨씬 높아진다는 발표 논문에 따르면 소식을 하는 것이 건강과 장수 비결이라는 것에 공감할 수 있다.     

노화 현상, 파킨슨, 심장질환 등 두 번 다시 듣고 싶지 않은 질병들도 미토콘드리아의 건강함에서 원인을 찾고 있다. 미토콘드리아 개수가 적어지거나 활성도가 낮아지거나 노화된 미토콘드리아의 정상적 분해 과정(마이토파지)이 완전히 진행되지 못하고 잔해가 남을 때 해당 세포 전체의 기능 저하에 영향을 미쳐서 치매와 같은 뇌세포 질병의 원인이 된다는 것이다. 먹는 것, 운동하는 것, 스트레스 줄이는 것, 비만을 막는 것, 갱년기 예방 등 모두는 알게 모르게 에너지 생산과 소비에 달려 있는데, 그 중심에 미토콘드리아가 있다.