장기 노화, ‘이른·늦은·쌍봉’ 세 유형…성호르몬이 속도 열쇠일 수도

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우리는 나이가 듦에 따라 매일 조금씩, 완만한 곡선을 그리며 늙어간다고 생각한다. 하지만 과학자들이 유전자나 단백질 분석으로 확인한 것을 보면 인간의 노화는 생각만큼 점진적이지 않다. 몸을 이루는 70개 이상의 조직들은 저마다 다른 시간표에 따라 다른 속도로 늙는다.

미국 샌포드 번햄 프레비스 의학연구소 연구진은 사후 기증자 970명(21∼70살)에게서 얻은 40가지 조직의 생검 표본 사진 2만5300여장을 분석한 결과, 장기 조직의 노화가 세 가지 유형으로 나뉘는 것으로 나타났고 국제학술지 ‘네이처 에이징’에 발표했다.

분석에 쓴 자료는 많은 연구진이 이미 이용해온 공개 데이터(GTEx)다. 다만 연구진은 지금까지 주로 쓴 유전자 등 분자 데이터 대신 조직을 현미경으로 찍은 영상 데이터에 주목했다. 사진에도 조직의 노화 과정을 추적할 만한 정보가 충분히 들어 있을 것이라는 판단에서다.

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연구진은 사진 한 장 한 장을 3천만개가 넘는 작은 조각으로 쪼개 조직 구조의 특징을 읽어내는 인공지능 분석 도구 '패스스타(PathStAR)'를 개발했다. 패스스타는 나이에 대한 정보는 전혀 없이 조직의 모양 변화만 본다.

생식기관과 소화기관, 노화 흐름 같아

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연구진은 먼저 비선형적 노화의 대표적 장기인 난소에 도구를 적용해 정확도를 검증했다. 난소 사진 250장을 분석하자 35~40살과 55~60살, 두 시기에 구조 변화가 빨라졌다. 난소 기능이 30대 초반부터 떨어지다 30대 후반에 난포 소실이 빨라지고 50~55살쯤 폐경에 이른다는 알려진 흐름과 맞아떨어진다. 제1노화기엔 염증 관련 유전자 활동이 늘었고, 제2 노화기엔 세포 분열이 약해졌다. 연구를 이끈 산주 신하 박사는 “노화에 따른 조직 구조의 변화가 너무나 뚜렷해서 실제 나이를 학습할 필요조차 없었다”고 말했다.

연구진은 다음 단계로 다양한 연령대의 생검 사진 200개 이상이 확보돼 있는 15가지 조직을 분석했다. 그 결과 인체 장기 조직의 노화는 크게 세 가지 유형으로 나뉜다는 걸 알아냈다.

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첫째는 이른 노화형이다. 혈관계가 이에 해당했다. 동맥 같은 혈관 조직은 30대에 노화가 가장 빨랐고 이후 속도가 줄었다. 이는 동맥경화로 이어질 수 있는 초기 플라크 형성 시기와도 일치한다.

둘째는 늦은 노화형이다. 여성의 자궁과 질은 폐경기 무렵인 50대에 이르러서야 주요 구조적 변화가 나타났다.

셋째는 가장 흔한 쌍봉 노화형이다. 30대 전후와 50대 전후에 노화가 두 차례 빨라진다. 난소를 포함해 소화기관(식도·위·대장·소장 등)과 남성 생식기관(전립선·고환) 등 10개 조직이 이런 유형을 보였다. 또 소화기관의 노화가 빠른 사람일수록 생식기관의 노화도 가속화하는 동기화 경향을 보였다.

성호르몬 신호, 노화 속도 ‘페이스메이커’

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연구진은 가속 노화가 진행되는 시기에 어떤 분자 변화가 따르는지도 살펴봤다. 그 결과 대부분의 조직에서 염증 관련 유전자 활동은 높아지고, 에너지 생산과 세포 증식, 단백질·DNA 품질 관리 경로는 억제되는 흐름이 공통으로 나타났다.

특히 첫번째 가속기(30대 전후)보다 두번째 가속기(50대 전후)에서는 성호르몬에 반응하는 유전자 활동이 주로 소화기관에서 크게 약해졌다. 이는 소화관 상피에 에스트로겐 수용체가 널리 분포하고 점막 장벽 유지에 쓰인다는 점과도 부합한다. 연구진은 소화기와 생식기 조직의 노화가 “호르몬 신호 축으로 연결돼 있을 가능성”이 있다고 밝혔다. 다만 이번 연구는 호르몬 농도를 직접 잰 것이 아니라 유전자 발현으로 추정한 것이라는 한계가 있다.

신하 박사는 “연구한 조직의 절반 이상이 난소의 구조적 노화 양상을 따랐다”며 “난소를 일종의 전신 노화 속도조절기(페이스메이커)로 본다”고 말했다. 분석 대상 15개 조직 중 난소를 포함해 10곳이 두 차례 가속기를 겪는 쌍봉 노화형이었다. 그는 “생식기 노화를 보호하는 치료법을 개발하면 다른 여러 장기를 보호하고 건강수명을 늘릴 가능성이 있다”고 덧붙였다.

이번 연구는 사후 장기 조직을 분석한 것이다. 따라서 사망 원인이 조직 구조에 영향을 미칠 수 있는 점, 변화가 반드시 노화만을 뜻하는 것은 아니라는 점, 5~10년의 넓은 연령 범위를 사용했기 때문에 노화의 시기를 구체적으로 특정하기는 어렵다는 점 등의 한계가 있다.

*논문 정보

Mapping structural aging across human tissues reveals tissue-specific trajectories and coordinated deterioration, Nature Aging (2026).