이 글은 『물리의학의 시대 선언』(윤종원) 제5장의 앞부분입니다. 저자의 물리의학 가설을 담은 학술적 서술이며, 본문·수치·인용은 원고 그대로입니다.
한 사람이 죽음에 이르는 순간을 떠올려 봅시다. 심장마비로 갑자기 쓰러지든, 패혈증으로 중환자실에 누워 있든, 큰 사고로 출혈이 멈추지 않든, 오랜 암으로 호스피스에 있든. 사망 진단서에는 서로 다른 병명이 적힙니다. 그러나 그 사람의 몸 안에서, 마지막 몇 분 동안, 도대체 무슨 일이 일어나고 있을까요.
의학이 추적해 온 답은 충격적입니다. 어떤 진단명으로 죽든, 마지막의 몸 안에서는 같은 네 가지 사건이 동시에 일어납니다. 산소가 부족해지고, 체액이 산성으로 기울고, 영양 공급이 끊기고, 조직이 무너지며 염증 신호가 폭발합니다. 사망 진단명은 천 가지가 넘지만, 마지막 분자 사건은 하나입니다.
앞 장 마지막에서 호명한 그 약자를 다시 떠올려 봅시다. 이 네 사건의 영문 머리글자를 묶어 우리는 DIAH라 부릅니다. 결핍(Deficiency, D), 염증(Inflammation, I), 산증(Acidosis, A), 저산소(Hypoxia, H). 그리고 이 네 가지가 함께 모이는 자리를 사관문이라 부릅니다. 인체의 모든 죽음이 통과하는 네 개의 문입니다.
트리거가 당겨진다는 것은 인체가 위기를 감지했다는 뜻입니다. 그리고 인체는 위기에 대응하기 위해 반드시 꺼내는 비상약이 하나 있습니다. 뼈에서 칼슘을 분해해 끌어내는 것입니다. 칼슘은 인체의 모든 응급 상황에서 가장 먼저 동원되는 매개체이고, 그 저장고가 뼈입니다. 99퍼센트 이상의 칼슘이 뼈에 보관되어 있고, 위기가 닥치면 그 저장고가 가장 먼저 열립니다.
네 트리거 각각에서 칼슘이 어떻게 동원되는지를 풀어 보면 인체의 정교한 응급 시스템이 드러납니다. 결핍일 때는 혈중 칼슘 농도를 유지하기 위해 부갑상선호르몬이 분비되어 뼈에서 칼슘을 끌어옵니다. 염증일 때는 면역 세포의 활성화 신호로 칼슘이 동원됩니다. 산증일 때는 산성을 중화하기 위해 뼈의 탄산염과 인산염 완충계가 동원되며, 그 과정에서 칼슘이 함께 빠져나옵니다. 저산소일 때는 저산소 적응 신호와 혈관 확장 신호가 켜지면서 또 한 번 칼슘이 매개로 들어갑니다. 네 가지 위기, 네 가지 응급 처방, 그러나 매개체는 모두 하나입니다. 칼슘입니다.
여기서 충격적인 두 번째 사실이 드러납니다. DIAH 사관문이 한꺼번에 활짝 열리는 것은 죽음의 마지막이지만, 그 네 트리거는 살아 있는 동안에도, 일상 속에서, 약하게, 그러나 끊임없이 당겨졌다 풀렸다 하고 있습니다. 야근으로 잠을 줄이고 인스턴트 식사로 끼니를 때우는 한 사람의 평범한 하루 안에서, 작은 결핍과 작은 염증과 작은 산증과 작은 저산소가 동시에 진행됩니다. 그리고 그 작은 위기마다, 인체는 매일 조금씩 뼈에서 칼슘을 꺼냅니다. 죽음의 마지막에 폭발하는 그 사건이, 살아 있는 동안 매일 조금씩 당겨지고 있는 것입니다. 그것이 우리의 일상이 노화와 만성질환을 매일 조금씩 짓는 방식입니다.
그 작은 당겨짐이 누적되면 어떻게 될까요. 답은 노화와 만성질환입니다. 동맥경화, 당뇨병, 알츠하이머, 골다공증, 만성 신부전, 그리고 다양한 종양들. 우리가 분과 의학에서 따로 진단해 온 노화와 만성질환의 발현들은 모두 DIAH 트리거가 만성적으로 당겨져 뼈에서 칼슘이 반복해 빠져나오는 사건의 다른 자리에서의 표면화입니다. 만성질환은 결국 천천히 죽어가는 길입니다. 사관문이 한꺼번에 활짝 열리는 것이 죽음이라면, 만성질환은 같은 네 신호인 트리거가 매일 조금씩 당겨지는 사건입니다.
이 사건은 분자 신호의 이상 이전에, 물리적 사건입니다. 산소가 도달하지 못하고, 영양이 들어오지 못하고, 산성 물질이 빠져나가지 못하는, 흐름의 물리적 차단입니다. 그리고 그 응급 처방의 매개체가 칼슘이라는 물리적 실체입니다. 이것이 이 책이 물리의학이라는 이름을 가지는 까닭입니다. 그렇다면 한 가지 질문이 남습니다. 그렇게 매일 뼈에서 빠져나온 칼슘은 어디로 가는가. 그 답이 다음 장의 주제입니다.
이 장은 그 네 트리거의 정체를 한 가지씩 풀어 봅니다. 각 트리거가 어떤 하위 신호로 구성되는지, 어떻게 일상에서 당겨지는지, 어떻게 칼슘의 전환을 일으키는지를 차례로 살펴봅니다. 결핍·염증·산증·저산소를 분명히 이해할 때, 노화와 만성질환의 시작점이 보이기 시작합니다. 그리고 우리가 매일 조금씩 트리거를 당기고 있다는 사실도 함께 보이기 시작합니다.
D : 결핍
첫 번째 트리거는 결핍입니다. 인체가 미세혈관 운영에 필요한 핵심 자원을 충분히 공급받지 못할 때, 비상 신호가 발동됩니다.
결핍은 단순히 음식을 적게 먹는 것을 의미하지 않습니다. 칼로리는 충분히 섭취하고 있어도, 미세혈관 작동에 필수적인 미세 영양소가 부족할 수 있습니다. 현대 식생활의 가장 큰 역설은 칼로리 과잉과 미세 영양소 결핍이 동시에 진행된다는 것입니다.
결핍은 다섯 가지로 나뉩니다.
[도표 1] D : 결핍의 다섯 종류
| 코드 | 결핍 종류 | 주요 원인 | 인체 영향 |
|---|---|---|---|
| D-PH | 물리자극 결핍 | 좌식 생활·운동 부족·미세중력 | 뼈 형성 자극 ↓ |
| D-NT | 영양 결핍 | 가공식품·미세 영양소 결핍 | 뼈·미세혈관 자원 부족 |
| D-LF | 수면·일광 결핍 | 수면 부족·실내 생활 | 호르몬 리듬 붕괴 |
| D-MD | 약물 유발 결핍 | 스테로이드·일부 위산 억제제 | 뼈 형성 직접 억제 |
| D-HR | 호르몬 결핍 | 폐경·테스토스테론 감소 | 뼈 칼슘 유지 약화 |
첫째, 물리자극 결핍입니다. 우리 몸의 뼈는 일정한 물리적 자극이 가해질 때 강도와 밀도를 유지합니다. 걷고, 뛰고, 들고, 버티는 동작이 뼈에 가해지는 압력으로 작용하면서 뼈를 만드는 세포의 활동을 자극합니다. 좌식 생활이 길어지고 신체 활동이 줄어들면 이 자극이 사라지고, 뼈는 자기 강도를 유지할 이유를 잃기 시작합니다. 우주에 다녀온 비행사들의 골밀도가 짧은 시간 안에 급격히 떨어진다는 사실은 물리자극의 결정적 역할을 분명하게 보여 줍니다. 결핍 가운데 가장 직접적이고 가장 자주 누락되는 항목이 바로 이 물리자극입니다.
이 사실은 우주비행 자료에서 가장 극적으로 드러납니다. 랭 등이 학술지 골 미네랄 연구에 발표한 자료에 따르면, 장기 우주비행 임무를 수행한 우주인들의 척추와 고관절 골밀도가 매월 의미 있게 감소했습니다. 가벨 등이 영국 스포츠 의학 학술지에 발표한 후속 연구는 비행 후 정강뼈의 강도와 밀도가 약 2.9에서 3.9퍼센트까지 줄어들며 비행 기간이 길수록 손실이 가속된다는 것을 보였습니다. 1990년대 미르 우주정거장에서 4개월에서 14개월 비행한 우주인들의 요추와 고관절 골밀도와 근육량이 큰 폭으로 감소했다는 자료는 르블랑 등이 학술지 근골격 신경 상호작용에 정리해 두었습니다. 중력이라는 가장 단순한 물리자극이 사라지면, 뼈는 자기 광물을 빠르게 잃습니다.
둘째, 영양 결핍입니다. 칼슘 자체의 섭취 부족, 마그네슘 결핍, 단백질 결핍, 그리고 비타민 D를 비롯한 여러 미세 영양소의 부족이 여기에 포함됩니다. 현대 식생활은 칼로리 과잉과 미세 영양소 결핍이 동시에 진행되는 역설을 가지고 있습니다. 가공식품 위주의 식단은 충분한 열량을 공급하지만, 뼈 대사와 미세혈관 운영에 필요한 미세 영양소는 충분히 공급하지 못합니다.
셋째, 수면과 일광 결핍입니다. 수면 시간이 줄거나 수면이 자주 끊기면, 인체의 호르몬 분비 리듬이 흔들립니다. 특히 뼈를 만드는 호르몬은 깊은 수면 중에 가장 활발하게 분비됩니다. 충분한 햇빛 노출이 없으면 비타민 D를 비롯한 일광 의존 호르몬의 합성이 떨어집니다. 실내에서만 보내는 시간이 길어지고, 수면이 흔들리는 현대인의 일상은 수면과 일광 결핍의 토양이 됩니다.
넷째, 약물 유발 결핍입니다. 일부 약물의 장기 사용은 뼈와 칼슘 대사에 직접적인 영향을 미칩니다. 스테로이드 계열 약물은 뼈를 만드는 세포의 활동을 직접 억제하며, 일부 위산 억제제는 칼슘 흡수를 방해하고, 일부 이뇨제는 칼슘 배출을 늘립니다. 만성질환을 위해 매일 복용하는 약이, 결과적으로 뼈에서 칼슘이 빠져나가도록 만드는 장기적 부작용을 가질 수 있습니다.
다섯째, 호르몬 결핍입니다. 폐경 이후 여성의 에스트로겐 감소, 노년 남성의 테스토스테론 감소가 대표적입니다. 이 호르몬들은 뼈의 칼슘을 유지하는 데 결정적 역할을 합니다. 폐경 후 여성의 골다공증 진행 속도가 가속되는 임상 현상은, 호르몬 결핍이 뼈 칼슘 유출의 강력한 트리거라는 사실을 분명하게 보여 줍니다.
다섯 가지 결핍은 따로 작동하지 않습니다. 한 가지가 부족한 사람은 다른 것도 부족할 가능성이 큽니다. 같은 식생활이 여러 결핍을 동시에 만들기 때문입니다. 그리고 다섯 가지 결핍은 모두 같은 방향으로 작용합니다. 인체의 칼슘 항상성을 흔들고, 부갑상선호르몬을 자극하며, 칼슘의 매개체에서 적으로의 전환을 가속합니다.
이 다섯 가지 결핍이 어떻게 뼈에서 칼슘 출금으로 이어지는지는 분자 수준에서 분명하게 정리되어 있습니다. 미국 국립 의학 표준 데이터베이스 스탯펄스의 한 자료에 따르면, 혈중 칼슘이 미세하게라도 떨어지는 순간 부갑상선호르몬이 수초 만에 분비되어 파골세포를 자극하고 뼈에서 칼슘을 즉각 풀어냅니다. 인체가 가진 가장 빠른 비상 출금 시스템입니다. 한 걸음 더 나아가, 와인과 크로넨버그가 학술지 콜드 스프링 하버 의학 관점에 발표한 검토는 결핍 상황에서 부갑상선호르몬이 골세포 주변의 미세 리모델링을 직접 촉진하여 뼈의 광물 저장고를 신속하게 해제한다는 것을 분자 수준에서 보였습니다. 분과 의학에서 따로 발견되었던 이 사실들이, 결핍이라는 한 가지 상위 조건 아래로 정확히 수렴합니다.
I : 염증
두 번째 트리거는 염증입니다. 그러나 우리가 흔히 떠올리는 염증, 곧 외상 부위가 빨갛게 부어오르는 급성 염증이 아닙니다. 만성 저강도 염증입니다. 신체가 약한 강도로 끊임없이 염증 신호를 보내는 상태입니다.
노화 생물학은 이 만성 저강도 염증을 인플라마에이징이라는 이름으로 정리해 왔습니다. 노화 자체가 만성 저강도 염증의 누적이라는 개념입니다. 프란체스키와 캄피시가 학술지 노인학 시리즈 A에 발표한 종합 정리는 인플라마에이징이 노인의 이환율과 사망률의 주요 위험 인자라는 것을 정식화했고, 프란체스키 등이 학술지 자연 검토 내분비학에 발표한 종합 검토는 인플라마에이징이 노화 관련 질환의 병태생리에 어떻게 기여하는지를 장내 미생물과 대사 염증의 연결을 통해 정리했습니다. 만성 염증은 모든 노화와 만성질환의 공통 토양이며, 미세혈관 봉쇄의 가장 강력한 추진력 가운데 하나입니다.
만성 염증은 일곱 가지 경로로 만들어집니다.
[도표 2] I : 염증의 일곱 종류
| 코드 | 염증 종류 | 주요 원인 | 인체 영향 |
|---|---|---|---|
| I1 | 자가면역 | 면역 오작동 | 자체 조직 공격 |
| I2 | 만성 감염 | 잠복 바이러스·치주염 | 지속 면역 자극 |
| I3 | 식이 염증 | 가공식품·고당·트랜스지방 | 사이토카인 증가 |
| I4 | 환경 염증 | 미세먼지·중금속·환경호르몬 | 지속 면역 활성화 |
| I5 | 스트레스 염증 | 만성 스트레스·코티솔 패턴 붕괴 | 면역 조절 약화 |
| I6 | 수면 염증 | 수면 부족·수면 분절 | 염증 사이토카인 ↑ |
| I7 | 마이크로바이옴 염증 | 장내 미생물 불균형·항생제 | 장 점막 투과성 ↑ |
첫째, 자가면역입니다. 면역 시스템이 자기 조직을 외부 침입자로 잘못 인식하여 공격하는 상태입니다. 류마티스 관절염, 루푸스, 하시모토 갑상선염 등이 대표적이지만, 이러한 진단이 내려지지 않은 상태에서도 자기 조직에 대한 약한 자가면역 반응이 끊임없이 진행되는 경우가 많습니다.
둘째, 만성 감염입니다. 만성 치주염, 잠복 바이러스, 부비동 만성염, 위장관의 만성 헬리코박터 감염 등이 면역 시스템을 끊임없이 자극합니다. 환자가 인지하지 못하는 미약한 감염이 수십 년 지속되면서 만성 염증의 토양을 만들어 냅니다.
셋째, 식이 염증입니다. 가공식품, 고당 식단, 트랜스지방, 고도로 정제된 곡물이 만들어 내는 염증입니다. 서구식 식단은 인체의 면역 시스템을 끊임없이 자극하고, 사이토카인의 분비를 증가시킵니다. 식사 한 끼의 영향이 수 시간에서 수 일까지 면역 상태에 남는다는 사실이 광범위하게 보고되어 왔습니다.
넷째, 환경 염증입니다. 미세먼지, 중금속, 농약, 환경호르몬, 합성 화학물질이 만들어 내는 염증입니다. 도시에 사는 현대인은 호흡기와 피부와 위장관을 통해 끊임없이 환경 자극을 받고, 면역 시스템은 그에 반응하여 만성적으로 활성화된 상태를 유지합니다. 미세먼지 노출이 심혈관 질환과 연결된다는 것은 광범위하게 확인된 임상 사실입니다.
다섯째, 스트레스 염증입니다. 만성 스트레스는 코티솔 분비 패턴을 무너뜨리고, 면역 조절 시스템을 흔듭니다. 코티솔은 본래 염증을 억제하는 호르몬이지만, 만성적으로 분비 패턴이 흔들리면 오히려 염증을 부추기는 방향으로 작동합니다. 정신적 스트레스가 신체적 염증으로 전환되는 분자 경로가 잘 정리되어 있습니다.
여섯째, 수면 염증입니다. 수면 시간이 줄거나 수면이 자주 끊기면, 면역 시스템의 균형이 무너지고 염증성 사이토카인이 증가합니다. 수면이 면역에 미치는 영향은 단지 휴식의 차원이 아니라, 면역 세포 재생과 항체 생성의 핵심 차원에서 작동합니다.
일곱째, 마이크로바이옴 염증입니다. 장내 미생물 균형이 흐트러지면 장 점막의 투과성이 증가하고, 본래 장 안에 있어야 할 분자가 혈류로 새어 들어갑니다. 면역 시스템은 이 새어 들어온 분자에 끊임없이 반응하여 만성 염증을 일으킵니다. 항생제 남용, 식이 섬유 부족, 가공식품 식단이 마이크로바이옴 균형을 흔드는 주요 요인입니다.
일곱 가지 염증은 같은 토양 위에서 작동합니다. 한 가지가 활성화되면 다른 것도 활성화되기 쉽고, 모두가 면역 시스템을 만성적으로 활성화된 상태로 유지합니다. 만성 염증은 미세혈관 벽을 손상시키고, 칼슘이 정착할 수 있는 핵 형성 자리를 만들어 냅니다. 결핍이 비상 출금을 시작했다면, 염증은 출금된 칼슘이 정착할 자리를 만들어 주는 것입니다.
이 만성 염증이 어떻게 뼈를 녹이는지는 면역학과 골대사학의 통합 발견에서 분명해집니다. 학술지 면역 네트워크에 발표된 종합 검토에 따르면, 만성 염증성 사이토카인(TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-17)이 RANKL이라는 신호 분자의 발현을 유도하여 파골세포의 분화와 뼈 흡수를 직접 촉진합니다. 또한 키타우라 등이 학술지 미국 임상 연구지에 발표한 연구는 TNF-α가 기질세포에서 M-CSF의 발현을 자극하고, M-CSF가 파골세포 전구체에서 RANK 수용체의 발현을 유도하여 염증성 골 용해를 매개한다는 것을 단계별로 보였습니다. 자가면역 환자와 만성 감염 환자에서 동시에 일어나는 골 손실은 분과 의학에서 따로 다뤄왔지만, 그 분자 경로는 하나입니다.
A : 산증
세 번째 트리거는 산증입니다. 인체의 산-염기 균형이 산성 쪽으로 기울어진 상태를 의미합니다.
혈액의 산-염기 균형은 매우 좁은 범위에서 유지됩니다. 정상 혈액의 pH는 7.35에서 7.45 사이에 머무릅니다. 이 좁은 범위를 벗어나면 효소가 작동하지 않고, 단백질이 변성되며, 세포가 살 수 없습니다. 인체는 어떤 비용을 치르더라도 이 좁은 범위를 유지합니다.
그 비용 가운데 하나가 뼈입니다. 인체가 산성 부담에 시달리면, 뼈에 저장된 칼슘과 알칼리 광물을 풀어 산을 중화합니다. 뼈가 인체의 가장 큰 산-염기 완충 시스템이기 때문입니다. 만성적인 산성 부담은 만성적인 칼슘 출금을 의미합니다. 산증이 칼슘 매개체-적 전환의 강력한 트리거가 되는 이유가 여기 있습니다.
산증은 네 가지로 나뉩니다.
[도표 3] A : 산증의 네 종류
| 코드 | 산증 종류 | 주요 원인 | 인체 영향 |
|---|---|---|---|
| A1 | 식이 산성 | 육류·가공식품·과당·정제 곡물 | 산-염기 부담 ↑ |
| A2 | 대사 산성 | 운동 부족·미세 흐름 약화 | 젖산·요산 누적 |
| A3 | 신장 산-염기 약화 | 신부전·노화 | 산 배출 ↓ |
| A4 | 폐 산-염기 약화 | 만성 폐질환·얕은 호흡 | 이산화탄소 배출 ↓ |
첫째, 식이 산성입니다. 육류, 가공식품, 정제 곡물, 과당이 풍부한 식단은 대사 결과 산성 부담을 만들어 냅니다. 반대로 채소와 과일은 알칼리 부담을 만들어 인체의 완충 능력을 회복시킵니다. 농경 이전 인류의 식단은 알칼리 우세였지만, 산업화 이후의 식단은 산성 우세로 역전되었다는 분석이 광범위하게 보고되어 있습니다.
둘째, 대사 산성입니다. 운동 부족과 미세 흐름 약화가 누적되면, 대사 노폐물인 젖산과 요산이 조직에 누적됩니다. 정상이라면 흐름을 통해 신속히 제거되어야 할 산성 노폐물이 미세혈관 약화로 천천히 빠져나가게 됩니다. 미세혈관 약화 자체가 산증을 더 가속하는 악순환이 만들어집니다.
셋째, 신장 산-염기 조절 약화입니다. 신장은 인체의 산을 소변으로 배출하는 핵심 기관입니다. 신기능이 약해지면 산 배출이 줄고, 만성 신부전 환자에서 만성 대사 산증이 나타나는 이유가 여기 있습니다. 신기능이 정상 범위 안에 있어도, 노화에 따라 신장의 산 배출 능력은 점차 떨어집니다.
넷째, 폐 산-염기 조절 약화입니다. 폐는 이산화탄소를 배출하여 산-염기 균형을 조절합니다. 만성 폐질환, 얕은 호흡 패턴, 운동 부족, 노화에 따른 폐활량 감소가 누적되면, 폐의 산 조절 능력이 약해집니다. 작은 차이지만 시간이 갈수록 누적되어 만성 산증의 토양이 됩니다.
네 가지 산증은 모두 한 방향으로 작용합니다. 인체에 산성 부담을 누적시키고, 그 부담을 완충하기 위해 뼈에서 칼슘이 비상 출금되도록 만듭니다. 결핍이 비상 출금의 신호이고, 염증이 정착 자리를 만든다면, 산증은 비상 출금의 양과 빈도를 결정합니다.
이 비용의 분자 메커니즘은 크리거 등이 학술지 신장과 고혈압 최신 동향에 발표한 검토에서 정리되었습니다. 그 연구는 대사성 산증이 발생하면 뼈가 인체의 즉각적인 pH 완충제로 동원되며, 산성 환경이 PGE2와 RANKL의 발현을 촉진하여 파골세포를 활성화시킨다는 것을 보였습니다. 또한 크리거와 부신스키가 학술지 키드니 인터내셔널에 발표한 종합 검토는 단기적으로는 산증이 물리화학적 칼슘 방출을, 장기적으로는 세포가 매개하는 능동적 뼈 흡수를 일으킨다고 정리했습니다. 산증과 골 손실은 따로 일어나는 두 사건이 아니라, 같은 분자 회로의 시간 경과에 따른 두 얼굴입니다.
H : 저산소
네 번째 트리거는 저산소입니다. 세포가 충분한 산소를 받지 못하는 상태를 의미합니다.
저산소가 단지 산소가 부족한 상태에 그치지 않는다는 사실은 분자 수준에서 분명합니다. 세포가 저산소를 감지하면 저산소 유발 인자라는 단백질이 활성화되어 수백 개의 유전자를 동시에 조절합니다. 저산소 신호는 세포로 하여금 분열을 늦추고, 대사를 줄이고, 새로운 혈관 형성을 시도하도록 만듭니다. 짧은 시간의 저산소는 세포가 위기를 견디는 보호 반응입니다. 그러나 만성적으로 지속되는 저산소는 보호에서 손상으로 변합니다.
저산소는 세 가지 차원에서 발생합니다.