심장 근육 세포는 우리와 나이가 같을까?

대기에서 온 시간 표지

냉전 시기의 지상 핵무기 실험은 대기 중 탄소-14 함량을 크게 높였다. 이 탄소는 식물과 음식을 거쳐 몸속으로 들어왔다. 세포는 새 DNA를 만들 때 이 탄소를 함께 받아들인다. 이 DNA의 탄소-14 함량을 당시의 대기 곡선과 비교하면 조사한 DNA 집단의 나이를 추정할 수 있지만, 세포 하나하나의 연대를 정확히 측정할 수 있는 것은 아니다.[1]

Bergmann과 동료들은 2009년에 이 시간 표지를 사람의 심장 근육 세포에 적용했다. 이 방법이 연대를 측정하는 대상은 DNA다. 세포 분열을 관찰하지 않으며, 새 세포가 어디서 오는지도 보여 주지 않는다.[1]

세포 유형과 세포핵이 중요한 이유

2015년 연구에서 젊은 성인의 좌심실에서 심장 근육 세포는 전체 세포의 5분의 1에 조금 못 미쳤다. 다른 세포 유형은 훨씬 빠르게 교체된다. 같은 연구에서 혈관 내벽 세포의 나이는 평균 약 6년에 불과했다.[2] 따라서 심장 근육 전체에서 얻은 시료로는 심장 근육 세포에 대해 알 수 있는 것이 적다.

그래서 연구팀은 세포핵을 세포 유형별로 분류해 그 DNA를 측정했다. 즉 측정 대상은 온전한 세포가 아니라 핵이었다. 이 연구에서 심장 근육 세포 약 4개 중 1개는 핵이 둘 이상이었고, 분석에서는 이를 계산에 넣어야 했다.[2]

DNA가 늘어난다고 세포가 저절로 늘어나는 것은 아니다

심장 근육 세포는 분열하지 않고도 DNA 사본을 추가로 만들 수 있다. 2015년 연구는 좌심실에서 이를 주로 생애 두 번째 10년 동안 관찰했다.[2] 이 DNA도 대기의 시간 표지를 지니고 있으므로 새 세포와 혼동해서는 안 된다.[1]

그래서 2015년 연구는 측정값을 세포 수 계수, 핵의 DNA 함량, 수학적 모델과 결합했다. 이에 따르면 심장 근육 세포의 수는 출생 무렵부터 일정하게 유지되고, 교체는 유년기 초기에 가장 활발하다. 좌심실에 대해 모델은 20세에 연간 0.8퍼센트, 75세에 0.3퍼센트라는 값을 제시했다.[2]

2015년 분석에 따르면, 조사 대상 성인의 심장 근육 세포는 평균적으로 그 사람 자신보다 약 5년 젊었다.[2]

이는 모델 가정에 따른 추정치이지, 각 심장에서 새 세포를 직접 센 결과가 아니다. 심장 근육 세포 DNA의 탄소-14 연대 측정에는 8세에서 75세 사이의 사망자 51명이 조사되었다. 이 수치가 논문의 모든 세부 조사를 나타내는 것은 아니다. 질환의 징후가 있는 심장은 제외되었다. 저자들은 2015년에 당시의 문헌상 논쟁을 설명했다. 다른 연구들은 교체가 전혀 없다는 보고부터 몇 년마다 완전히 교체된다는 보고까지 내놓았다.[2]

교체가 곧 회복은 아니다

교체율이 있다고 해서 손상된 심장이 기능을 되찾는다는 결론이 나오지는 않는다. 2015년 연구가 조사한 것은 질환의 징후가 없는 심장의 세포 교체이지, 심근경색 후의 치료가 아니다. 저자들이 여기서 미래 치료의 실마리를 보았다는 것은 전망일 뿐 효능의 증거가 아니다.[2]

2025년의 한 연구는 진행된 심부전에서 교체율이 낮았지만, 심장 보조 펌프를 사용하며 기능이 회복된 하위 집단에서는 더 높았음을 발견했다.[3] 이 집단 비교는 펌프의 인과적 효과를 입증하지 않는다.

이 측정이 답하는 것은 좁은 질문이다. 특정 세포 집단의 핵에 있는 DNA 집단에 대해 어떤 나이를 추정할 수 있는가? 세포 수에서 임상적 의미에 이르기까지 그 밖의 모든 것은 추가 가정이나 다른 연구가 필요하다.

참고: 이 글은 발표된 연구 세 편을 맥락 속에서 살펴본 것이다. 자체 측정은 수행하지 않았다.