매일 3300억 개의 세포가 태어나고 죽는다

교체 세포의 86%는 혈액 세포

2021.01.26 11:05 심재율 객원기자

사람의 몸은 약 30조 개의 세포로 구성되어 있다. 인체의 세포는 매일 활발하게 죽어 사라지고, 새로운 세포가 생성된다. 이 같은 ‘세포 교체’는 상상하는 것 이상으로 매우 큰 규모로 이뤄진다고 과학자들이 발표했다.

이스라엘 와이즈만 과학연구소(Weizmann Institute of Science)의 생물학자 론 센더(Ron Sender)와 론 마일로(Ron Milo)에 따르면, 사람의 몸은 하루에 약 3300억 개의 세포가 새로 만들어지고 사라진다. 이에 따르면 사람의 몸은 초당 380만 개 이상의 새로운 세포를 교체한다.

이중 대부분의 세포는 혈액 세포이고, 뒤를 이어 장에 있는 세포가 다수를 차지한다. 교체되는 세포의 불과 2% 미만이 혈액 및 장 이외의 세포이다.

Human red blood cells magnified 1000 times © 위키피디아

 

연구팀은 “하루에 생산되는 세포의 숫자를 확인하는 것은 인체가 어떻게 기능하고 세포의 순환이 건강과 질병에 어떻게 작용하는지를 더 잘 이해하는 데 도움을 준다”고 말했다.

 

이스라엘 과학자 세포 회전율 조사

과학자들은 지금까지 체내에 얼마나 많은 세포가 있는지, 그리고 세포 수명은 얼마나 되는지에 대한 추정치를 계산했지만, 세포가 어느 정도 비율로 교체되는지를 조사하는 연구는 거의 이루어지지 않았다.

네이처 메디신(Nature Medicine) 최신호에 발표된 논문에서 연구팀은 서로 다른 세포 유형에 의해 나타나는 수명의 변화를 조사하고, 질량과 숫자로 세포 회전율을 정량화했다.

연구팀은 세포 숫자를 조사할 때는 전통적인 표준 신체를 기준으로 삼는다. 나이 20~30세, 몸무게 70kg에 키 170cm인 건강하고 표준적인 남성이다. 표준 세포 회전율을 추정하기 위해, 연구팀은 신체 전체 세포의 0.1% 이상을 차지하는 모든 세포 유형을 조사했다.

세포 수명은 인체 세포의 수명을 직접 측정한 연구 자료만을 조사해서 찾아냈다. 연구팀은 평균 세포 질량을 바탕으로 각 유형별로 전체 세포 질량을 도출했다.

이 정보를 바탕으로, 두 과학자는 기준이 되는 표준 사람이 하루에 교체하는 세포의 숫자는 3300억 개, 무게로 따지면 약 80g이라고 발표한 것이다.

교체되는 세포의 86%가 혈액이며, 12%는 위장 세포이다. 소량의 피부세포(1.1%), 혈관 속 내피세포와 폐 세포가 각각 0.1%를 차지한다.

혈액 세포가 세포 교체의 대부분을 차지하지만, 질량으로 보면 혈액 세포가 차지하는 비율은 48.6%이다. 세포 숫자로는 12%인 위장 세포가 차지하는 질량의 비율은 41%나 된다. 피부 세포는 4%를 차지하고, 세포 수로는 매우 적은 지방 세포는 질량으로 4%를 차지한다.

죽은 세포는 때로는 떨어져 나가거나, 기생충이 먹어 치우거나, 또는 분해되어 부분적으로 재활용되기도 한다.

물론 이런 수치는 연령, 건강, 몸집, 성별과 같은 요인에 따라 사람마다 다를 수 있다. 하지만 이번 연구는 인간의 신체에서 세포 교체가 어떻게 작용하는지를 더 잘 이해할 수 있는 기준을 제공한다.

인체의 세포 교체를 조사할 때 참고할 사항은 박테리아의 존재이다. 사람의 몸에 사는 박테리아는 약 38±10조 개 세포로 구성되어 있으며, 주로 대장에 기생한다. 이 박테리아의 전체 무게는 약 200g이다.

전체적으로, 몸무게 70kg의 표준 인체를 기준으로 할 때 사람은 30조 개의 세포로 이뤄졌으며, 전체 세포의 무게는 46kg이다. 나머지 24kg은 액체와 고형물이다.

연구팀은 80일마다 30조 개의 세포가 재생되며, 18개월마다 46kg의 세포 질량을 생산한다는 것을 발견했다. 세포 회전율과 세포 질량 재생 시간이 차이 나는 것은 대부분의 세포 회전율이 중소 세포에서 발생하는 반면, 세포 질량의 대부분은 평균 수명이 10년을 넘는 상대적으로 무거운 세포에 집중되기 때문이다.

 

뇌 신경세포는 일생 동안 교체되지 않아

그러나, 인체의 모든 부분이 교체되는 것은 아니다. 세포 수명도 장 세포는 3~5일에 불과하지만, 전체 세포의 0.5%를 구성하는 뇌 신경세포와 눈 수정체 세포는 일생 동안 교체되지 않는 것도 있다. 그러므로 인체를 구성하는 모든 세포의 완전한 교체는 일어나지 않는다.

인체의 세포 회전율은 건강 상태에 영향을 받는다. 예를 들어 부상과 염증이 생기면 백혈구 수명이 연장되고, 염증과 빈혈은 적혈구 수명의 단축으로 이어진다.

건선은 표피 세포 수명의 상당한 감소로 이어진다. 게다가 세포 회전율은 암과 직접적으로 연관되어 있으며, 종양 내의 세포 회전율은 훨씬 더 빠를 수 있다.

 

• 심재율 객원기자
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