나이는 해마다 한 살씩 늘지만, 몸속 장기가 변하는 속도는 어떨까? 동맥은 30대에 먼저 구조 변화가 빨라졌고, 난소와 일부 소화기, 남성 생식조직은 30대와 50대 무렵 두 차례 변화가 뚜렷해지는 양상을 보였다.
미국 샌퍼드 번햄 프레비스 의학발견연구소의 아나미카 야다브 연구조교와 산주 신하 데이터과학, 인공지능센터 조교수, 미국 국립보건원(NIH) 공동연구진은 인체 조직의 노화가 장기마다 다른 속도와 시점으로 진행된다는 분석 결과를 국제학술지《네이처 에이징(Nature Aging)》에 발표했다.
연구진은 NIH 유전자형-조직발현 프로젝트(GTEx)에 보관된 21~70세 사망 기증자 970명의 사후 조직 생검 이미지 2만5306개를 분석했다. 대상은 40개 조직 유형이었다.
연구진은 세포와 혈관, 세포외기질의 배열처럼 현미경 조직 이미지에 담긴 구조적 특징을 읽는 ‘병리 기반 구조적 노화 속도(Pathology-based Structural Aging Rate·PathStAR)’라는 컴퓨터 비전 모델을 개발했다. 이를 이용해 사람의 실제 나이를 맞히도록 학습한 기존 노화 시계와 달리, 연령대 사이에서 조직 구조가 얼마나 빠르게 달라지는지를 측정했다.
조직별 변화 궤적은 충분한 검체 수와 연령 분포를 갖춘 15개 조직을 중심으로 분석했다. 연구진은 이를 △30대에 변화가 큰 조기 노화형 △성인 초기에는 비교적 안정적이다가 50대에 변화가 커지는 후기 노화형 △두 시기에 변화가 빨라지는 이단계 노화형으로 나눴다.
관상동맥과 경골동맥을 포함한 혈관 조직은 조기 노화형에 속했다. 구조적 노화 속도가 가장 높았던 때는 30대였고, 개인별 구조적 노화 점수가 높은 사람일수록 죽상동맥경화증 소견을 보일 가능성도 높았다. 동맥 안에 플라크가 생기는 변화도 20대보다 30대에 더 가파르게 늘어난 뒤 이후 연령대에서는 완만해졌다.
자궁과 질은 후기 노화형으로 분류됐다. 성인 초기에는 비교적 구조가 안정적이었지만, 폐경 전후와 맞물리는 50대 초중반에 가장 큰 변화가 나타났다.
난소 조직 250개에서는 두 개의 변화 정점이 확인됐다. 첫 번째는 가임력 저하 시기와 맞물리는 35~40세, 두 번째는 폐경 이후 시기인 55~60세였다. 난소를 제외한 14개 조직 가운데 9개도 이와 비슷한 이단 이단계 구조적 노화 양상을 보였다. 식도, 위, 결장, 소장 같은 소화기 조직과 전립선, 고환, 경골동맥이 여기에 포함됐다.
구조 변화가 빨라진 시기에는 여러 조직에서 공통된 분자 신호도 관찰됐다. 염증 관련 경로의 활성은 높아졌고, 에너지 생산과 세포 증식, DNA 복구, 단백질 품질관리와 관련된 경로는 낮아졌다. 소화기 조직과 남성 생식조직에서는 개인별 구조적 노화 속도가 함께 높아지는 연관성도 나타났다.
연구진은 절반이 넘는 조직의 변화 궤적이 난소와 닮았다는 점에 주목했다. 호르몬 신호의 변화가 생식기관을 넘어 여러 장기의 구조적 노화 시점을 함께 조율할 가능성을 제기한 것이다. 이는 난소가 전신 노화를 직접 결정한다는 결론이 아니라, 장기별 노화의 연결고리를 탐색할 단서라는 설명이다.
연구진은 이번 결과가 노화를 하나의 직선적 과정으로 보기보다, 장기별로 취약한 시기와 변화를 따로 살피는 데 도움이 될 수 있다고 봤다. 장기별 노화 억제 전략을 설계하고 평가하는 구조적 노화 지도로도 활용할 수 있다는 기대다. 연구진은 연령에 따른 모든 구조 변화가 기능 저하를 뜻하는 것은 아니며, 적응성 재형성이나 중립적 변이를 반영할 수도 있다고 밝혔다.
