스트레스 반응에 의한 세포 손상

우리는 스트레스가 만병의 근원이라는 것은 알고 있다. 그렇다면 구체적으로 스트레스에 의해 손상된 세포는 어떻게 변화하는 것일까?

스트레스는 지속적으로 세포를 자극하여 세포를 변화시켜 세포가 위축 또는 비대해지거나 과다증식하기도 하고 다른 형태로 변화(화생, metaplasia)하거나 비정상적인 성장(이형성, dysplasia)을 하게 된다.

 

1. 위축(Atrophy)

위축이란 세포의 기능과 크기가 감소하는 것을 말하며 노화의 한 종류이다. 주로 세포영양신호의 소실이나 골격근의 사용이 줄어서 나타나게 된다. 위축은 주로 다음 요인에 의해 발생하게 된다.

• 세포의 기능적 필요가 감소 : 사지를 고정하여 움직임을 제한하면 근육세포가 위축되어 힘을 쓸 수 없게 된다. 하지만 다시 정상 생활을 하게 된다면 다시 근육을 회복 시킬 수 있다.
• 산소 공급의 감소 : 조직의 혈액 공급 이상으로 인해 세포가 저산소 상태가 되면 세포 허혈(ischemia)이 생겨 심할 경우 세포의 사멸을 유발 할 수 있다. 부분적인 허혈만 발생할 경우에도 세포는 위축될 수 있다.
• 영양 결핍 : 영양공급이 불충분할 경우에도 세포가 위축될 수 있다.
• 노화 : 노화로 인한 세포 위축은 자연스러운 것이며 이는 노인성 위축(senile atrophy)에 해당한다.
• 호르몬 분비 이상으로 인한 신호전달 체계의 이상 : 세포는 호르몬과 같은 여러 가지 신호전달 물질에 의해 대사가 조절 되는데, 내분비샘의 절제나 신경손상으로 인해 신호체계가 손상되면 표적장기의 위축을 유발할 수 있다. 

2. 비대(Hypertrophy)

비대란 증가된 세포 자극에 적절하게 반응하기 위하여 세포의 크기를 증가시켜 적응하는 반응을 의미한다. 비슷한 경우로 과다증식(hyperplasia)이란 세포의 수가 증가하여 자극에 반응하려는 적응을 보인다. 비대는 스트레스 초기에 일부 단백질이 파괴되어 시작되고 이어서 특정 단백질의 합성이 증가하여 일어나게 된다. 

 

3. 과다증식(Hyperplasia)

과다증식은 종종 비대와 함께 일어나게 된다. 심장이나 골격근같이 최종 분화된 장기에서는 비대는 일어나지 않고 과다증식만 일어난다. 즉 심장세포나 골격근 세포는 세포의 크기가 증가하는 것이 아니라 세포의 수가 증가함으로 스트레스에 반응하게 된다. 반면 신장이나 갑상샘 같은 장기는 비대와 과다증식이 같이 일어나기도 한다. 과다증식을 일으키는 요인들은 다음과 같다.

• 호르몬 자극 : 호르몬 변화는 세포의 분화를 유발한다. 대표적으로 여성호르몬인 에스트로겐이 증가하면 자궁내막과 자궁기질세포의 수가 증가하게 된다. 이는 폐경기 여성에게 에스트로겐 주사를 투여할 때도 관찰할 수 있는 현상이다. 이소성(ectopic) 호르몬이 증가하여 과다증식을 유발하는 경우도 있다. 신장 종양에 의해 적혈구생성인자(erythropoietin)가 증가하면 골수에서 적혈구의 분화가 증가하여 적혈구 수가 증가하게 된다.
• 만성 손상 : 만성적인 염증반응이나 물리적인 자극 또한 과다증식을 일으킬 수 있다. 지속적인 물리적 자극으로 손바닥에 굳은살이 박이는 것이 이와 같은 이유 때문이다.
• 기능적 요구의 증가 : 생리적 요구가 증가하기 때문에 과다 증식이 일어난다. 만약 산소가 적은 환경에서는 보상적으로 적혈구 수가 증가하게 된다. 만성적인 혈액 손실 또한 과다증식의 원인이 될 수 있다.

3. 화생(Metaplasia)

화생은 분화된 세포가 다른 형태로 변화한 것을 말한다. 이는 자극에 대해 세포를 보호하기 위해 다른 형태로 변화 되는 것이다. 주로 만성적으로 손상이 지속되었을 경우 샘 상피(glandular epithelium)가 편평상피(squamous epithelium)로 대체되는 경우가 가장 흔하다. 원주 형태의 길쭉한 모양을 가진 세포들은 주로 점액 생산을 담당하는데 만약 만성적인 자극과 유해 물질에 노출 되면 기능을 잃고 편평상피로 변화된다. 예를 들어 만성적인 흡연자는 기관지 상피세포가 유해한 담배연기에 지속적으로 노출 되기 때문에 편평상피 화생을 일으키게 된다. 화생을 일으키는 것은 세포를 보호하기 위한 적응의 한 방법이지만, 점액생성과 섬모에 의한 청소반응을 방해하게 된다. 화생은 대부분 가역적이어서 스트레스 환경이 개선 될 경우 다시 정상세포로 돌아오게 된다.

 

4. 이형성(Dysplasia)

이형성은 암의 전단계로 볼 수 있으며 세포 구성성분이 비정상적으로 성장하는 것을 의미한다. 세포는 각각 특징적인 크기와 형태를 가지는데 이형성이 일어난 세포는 크기와 형태가 흐트러지고 핵의 크기가 증가하거나 불규칙하고 염색질이 과다해진다. 암의 형성 과정 중 이형성은 성장을 조절하는 유전자의 장애에 의해 나타난다. 다만 이형성 단계에서는 다시 정상적인 세포로 돌아갈 수 있다는 것이 암과의 차이점이다. 이형성은 발암 전의 단계로 보기도 하며 세포가 암으로 변화되는 단계 중 필수적인 단계이다. 

이형성은 표피의 광선각화증, 기관지나 자궁경부의 편평상피화생에서 주로 발생한다. 궤양성 대장염에서는 원주형태의 점막세포의 이형성가 나타나기도 한다.