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'뇌와 칼슘'에 대한 참고할 만한 세미나 자료로 일본의 j-milk자료를 소개합니다.
수정란 착상 후 임신 3개월에 주요부분의 성형과 분화는 종료된다. 모체에서 태반을 통해 운반된 칼슘은 뇌세포 형성과 분화 그리고 발달에 중요한 역할을 수행한다. 뇌의 발달은 태반기에, 체중증가는 유아기에 좌우되며 이 때는 칼슘량과 관련이 크다고 한다.뇌세포는 신경세포(뉴런)와 링크세포(뉴런의 영양, 신경전달, 물질섭취, 저장역할)로 구성된다.

신경세포는 상호간 시납스로 불리는 접합부분을 형성하여 내외적인 자극이 신경전달물질을 통해 전달하는 역할을 수행하며, 그리아세포는 신경세포의 영양과 신경전달물질 취득 및 저장역할을 수행한다.
세포수는 태반 5개월에 양자를 합쳐 50 ~ 100조 개(비율신경세포 1 : 그리아세포 10)에 이르고 생후 1 ~ 2년 사이에 약 3배로 증가한다.

신경세포의 기본구조는 세포체, 축색(軸索), 수상돌기(樹狀突起)로 이루어진다. 출생 시 뇌는 신경세포체로 이루어지지만 1년 후가 되면 대뇌용적의 95%는 수상돌기로 이루어진다. 생후 2 ~ 3년에 대뇌피질의 구축, 구조, 색축(대뇌피질 표면을 향해 있는 돌기로 뇌파에 관여) 측부로(側副路), 수초(髓髓: 미에린=뉴런자극전달 촉진 역할) 형성이 급격히 진행되는데 이 분화는 5 ~ 6세에 완료된다.

그 후 기본적인 구축과 세포 수는 60 ~ 70세까지 큰 변화가 없고, 미에린 형성과 배열 그리고 이에 따른 색축성숙(시납스와 결합 증강 = 기억신경회로 구축)은 일생동안 학습효과에 따라 획득한다.

라는 속담이 있듯이 성격을 포함한 뇌기능의 기본은 3세 정도에 결정된다 해도 과언이 아니다.「머리가 좋다 = 뇌 발달」 이란「기억」기능과 연관할 수 있다. 기억은 현재 알려진 뇌 구조나 신경세포 특성에서 생각하면 신경회로에 존재하는 것으로 생각된다.

신경세포는 시납스 결합을 통해 다른 신경세포로 정보를 전달하는 복잡한 신경회로 이다. 회로망 연결 즉 시납스 결합은 정해져 있는 것과 가소적(可塑的 : 지속적으로 변화하는 기능을 갖고 있음) 인 것이 있는데 가소 시납스 전달이 반복하면 결합강도가 변화된다.

사물을 기억하고(記銘), 기억을 유지하고(保持), 기억을 생각해 내는(상기 또는 재생)「기억」 이 외에도 사람과 동물의 뇌는 내외 환경과 이상 등의 다양한 자극을 신속히 감지하여 적절한 대응을 위해 오감(시각, 청각, 후각, 미각, 촉각)과 압각(壓覺), 통각(痛覺), 운동각(運動覺) 등 각각의 기억구조가 존재하는데 모두가 신경회로 속에서 유지된다.

모든 지적기능에 관여하는 기억기구는 60 ~ 70세가 되어도 충분히 유지 가 된다. 기억의 기초과정을 담당하는 신경세포나 신경세포간 시납스결합의 강도와 전달효율은 여러 요인에 의해 변화된다.

이미 언급한 바와 같이 칼슘은 태아기부터 뇌 세포 분화와 발육, 증식에 필요한 물질로서 출생 후에도 신경세포의 성장, 수상돌기형성,시납스 생성과 증강, 미에린형성에 큰 역할을 담당한다. 칼슘의 생리작용으로는 신경전달물질의 방출과 증강, 시납스형성과정에서의 신경돌기 신장, 시납스수용체세포막에서 정보전달효소 활성화 촉진 등이 있다.

사람의 뇌는 사춘기 이후에 최대(남자 1,400g, 여자 1,350g)치가 되고 중년기까지는 거의 변화가 없다. 중년기 이후 용적은 1년에 2㎖씩 감소하는데 정신과 신경 그리고 신경기능이 정상이더라도 90세가 되면 중량은 최대 15% 감소한다. 원인은 해를 거듭할수록 신경세포수 감소와 수상돌기 그리고 축색(軸索)상실 진행 때문이다. 뇌 부위에 따라 증상은 다르지만 신경세포수가 30 ~ 50% 감소하면 치매상태가 된다. 특히 기억 중추로 생각되는 해마(海馬), 편도체(篇桃體), 측두엽(側頭葉), 전두엽(前頭葉)에서 신경세포 감소와 수상돌기 뚜렷해지는 것으로 알츠하이머병이 있다.

기명(記銘 : 기억(記憶) 과정(過程)에서, 새로운 경험(經驗)을 우선(于先) 마음속에 새기는 일), 보지(保持 : 간직 또는 유지하는 일), 상기(想起) 또는 재생(再生)능력장애, 언어표현, 행동표현, 물체인식과 확인 등 인지능력 장애 중 하나가 나타나는데 사회적으로나 직업상 활동기능의 저하를 보고 진단 한다. 치매는 원인에 따라 뇌혈관성치매와 알츠하이머형노년치매로 대별된다.

뇌혈관성치매는 뇌혈관장애(경색, 출혈)로 인한 2차적인 상기(上記)의 변화가 출혈지배영역(出血支配領域)에서 나타나고 증상도 다양하다.

알츠하이머형노년치매 원인은 약 10%가 유전자이상에 의한 것으로 생각되지만 아직 해명되지 않고 있다. 최근에 화제가 된 크로이트헬트 야곱병이나 에이즈와 같은 전염이 원인이 되거나 알코올중독과 갑상선기능저하증 그리고 비타민B1이나 B12결핍증에 의해서도 치매가 발생한다.

최근 뇌 노화와 알츠하이머병의 발병원인으로 스트레스=칼슘조절기구의 파정설(破錠設)이 주목을 받고 있다. 즉 스트레스로 부신피질호르몬이 과잉분비되어 뇌내신경세포의 칼슘이온농도를 감수(感受)하는 수용체(칼슘센서)에 이상을 일으키게 된다.

정상적인 뇌세포 안과 밖의 칼슘이온 농도 비율은 1 : 10,000 으로 신경세포막의 칼슘센서가 세포 밖 칼슘농도를 감지하고 그 정보를 세포 안으로 전달하여 비율을 유지하게 된다. 나이를 먹을수록 뇌신경세포는 부신피질호르몬의 작용으로 세포 밖의 칼슘이 세포 안으로 유입이 증가하여 신경세포 변성과 죽음의 과정을 밟는다. 특히 해마에 존재하는 신경세포는 이런 변화를 잘 받는다는 사실이 실험적으로 밝혀지고 있다.

칼슘센서의 이상이 어떻게 발생되는지는 분명하지 않지만 칼슘을 포함한 영양, 심신단련, 스트레스 등에 효과적인 대처가 뇌 노화 방지로 이어지는 것으로 생각된다.

<알츠하이머와 칼슘>

알츠하이머병을 앓는 사람은 무슨 일이든지 열심이고 적극적으로 추진하는 사람에게 많이 나타나는 것으로 알려져 있다. 심근경색과 비슷한 경향이다. 이는 교감신경의 작용이 지나치게 강력하거나 부교감신경의 작용이 지나치게 약한 사람에게 많다는 이야기다.

뇌는 약 140억개 신경세포의 집합체로서 그리아세포로 둘러 싸여 돌기(突起)나 신경선유(神經線維)로 상호 연락을 취하면서 복잡한 작용을 한다.

신경세포의 가장 중요한 작용은 전화선으로 연결된 회사처럼 정보의 수신과 발신에 있다. 정보전달을 위해서는 신경전달이란 전령이 필요하다.

신경세포가 정상으로 활동하면 신경전달물질에 의해 정보는 정상적으로 전달되지만 칼슘패러독스로 신경세포 내 칼슘이 증가하면 신경세포는 사멸의 길을 걷게 되는 동시에 정보가 혼란해져서 사물을 제대로 판단할 수 없게 되는 것이다. 게다가 뇌세포는 다른 세포와 달리 재생이 되지 않는다. 알츠하이머병은 칼슘결핍증의 하나로 나타나는 증상이다.

마이넬트핵이라는 뇌 부교감신경센서 같은 곳이 손상을 입으면 알츠하이머병을 앓는 경우가 많고, 타쿠린을 비롯한 알츠하이머병에 유효한 약은 대부분이 부교감신경의 작용을 강화하는 물질이다.

부교감신경 긴장이 칼슘흡수를 높여 부갑상선호르몬 분비를 억제하면 그 결과도 설명이 가능하다. 또 여성호르몬 에스트로겐도 칼슘흡수를 좋게 하기 때문에 알츠하이머병에 효과가 있다 해도 이상한 일은 아니다.

藤田拓男 著 「칼슘의 파워」 德間書店
[吉本祥生(요시모토 요시오) 兵庫縣立看護大學看護生態學敎授]

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