인간의 13번째 기관계 새로 발견?

과학자들은 인간의 연결조직에서 ‘체액으로 가득 찬 공간들’로 이루어진 기관(organ, 기관계)을 새로 발견했다. 그 연결조직에는 위 그림의 맨 아래에 연한 핑크색으로 나타난 층(層) – 진피가 포함된다. / @ Live Science

인간의 해부학적 구조가 속속들이 밝혀진 요즘 세상에, 의사들이 새로운 장기(臟器)를 발견했다면 믿겠는가? 그러나 그런 일이 실제로 일어난 것 같다. 연구자들에 의하면, 지금껏 알려지지 않았던 ‘체액으로 가득 찬 공간들’의 네트워크가 발견됐다고 하니 말이다.

3월 27일 《Scientific Reports》에 실린 논문에 따르면(참고 1), “이 ‘체액으로 가득 찬 공간들’은 전신의 결합조직(connective tissue)에서 발견되었는데, 구체적으로 진피(dermis), 소화관·폐·비뇨기계의 내벽(內壁), 근육 주변에 분포한다”고 한다.

과거의 연구자들은 이 조직층(tissue layer)을 ‘치밀한 콜라겐(연결조직에서 발견되는 강력한 구조단백질)의 벽’으로 간주했었다. 그러나 이번 발견에 따르면, 이 조직은 ‘꽉 막힌 벽’이 아니라 ‘체액으로 가득 찬 뻥 뚫린 고속도로’라고 한다. “이 조직은 ‘체액으로 가득 찬 공간들’로 구성되어 있는데, 이 공간들은 서로 연결되어 있으며, 두꺼운 콜라겐 다발의 격자에 의해 지지된다”라고 이번 연구의 공저자인 뉴욕 랑곤 의대의 닐 테이스 교수(병리학)는 말했다.

이 ‘체액으로 가득 찬 공간들’이 오랫동안 간과되어 왔던 이유는 뭘까? 연구진에 의하면, “(연구자들이 세포의 세상을 들여다보는 데 사용하는) 표준 현미경슬라이드(microscopic slide) 위에서는 그 공간들이 모습을 드러나지 않기 때문”이라고 한다. 이 슬라이드를 만들기 귀해 조직 샘플을 준비할 때, 과학자들은 화학물질로 처리한 다음 얇은 절편으로 썰고 염색하여 핵심적인 특징들을 드러낸다. 그러나 이런 고정(fixing) 과정에서 체액이 배출되어버렸으니, 이번에 새로 발견된 ‘체액으로 가득 찬 공간들’이 붕괴되었을 수밖에.

연구진은 기존의 슬라이드 대신 새로운 영상화 기법을 이용하여 살아있는 조직을 현미경 수준에서 관찰함으로써, 이 ‘체액으로 가득 찬 공간들’을 발견했다.

【참고】 사이질(interstitium)의 구조

이번에 새로 발견되었다는 인간의 기관계 – 사이질(interstitium)은 피부의 맨 바깥 층 바로 아래에 존재한다. 연구자들에 따르면, 이 기관은 “전신에 널리 분포된 ‘체액으로 가득 찬 공간’의 상호연결된 네트워크”이며, 강하고 부드러운 단백질(콜라겐)에 의해 지지된다고 한다.


Credit: Illustration by Jill Gregory. Printed with permission from Mount Sinai Health System, licensed under CC-BY-ND / @ If Science

연구진은 이 ‘체액으로 가득 찬 공간들’의 네트워크를 하나의 기관(organ)으로 간주하고, 사이질(interstitum)이라고 명명했다. 그러나 이것은 아직은 비공식적인 구분이다. 왜냐하면 하나의 신체부위가 ‘기관’으로 공인받으려면, 좀 더 많은 후속연구를 통해 그 아이디어에 대한 합의가 이루어져야 하기 때문이다. “다른 연구자들이 이 ‘체액으로 가득 찬 공간들’의 존재를 확인해 줘야 한다”라고 테이스 교수는 말했다.

공식 지정 문제는 별개로 하고, 이번 발견은 다양한 의학 분야에 시사 하는 바가 많을 것으로 보인다. 예컨대 이번 발견은, 이 조직층에 침범한 종양이 림프절로 전이되는 이유를 설명하는 것으로 보인다. “종양의 전이가 일어나는 이유는, 이 ‘체액으로 가득 찬 공간들’에서 유래하는 림프가 림프계로 배출되기 때문인 것 같다”라고 테이스 교수는 말했다. (림프란 ‘감염과 싸우는 백혈구’들을 포함하는 체액을 말한다.)

정말로 새로운 기관일까?

인간의 몸은 약 60%가 물로 이루어져 있다. 그중 2/3는 세포 내에서 발견되고, 나머지 1/3은 세포 외에 존재하며 사이질액(interstitial fluid)이라고 불린다. 연구자들은 ‘개별 세포들 사이에 체액이 존재한다’는 사실을 이미 알고 있었지만, “그보다 커다란 ‘상호 연결된 사이질’이 존재하고, 사이질을 구성하는 조직 내부에는 ‘체액으로 가득 찬 공간’이 존재할 것”이라는 아이디어는 의학 문헌에서 단지 어렴풋이 기술되었을 뿐이다. “이번 연구의 의의는, 그 조직들 내부에 존재하는 ‘체액으로 가득 찬 공간들’의 구조를 밝힘으로써 사이질의 개념을 확장하고, 그 사이질을 세계 최초로 하나의 독자적 기관으로 규정했다는 데 있다”라고 테이스 교수는 말했다.

이번 연구는 비교적 새로운 기술인 공초점레이저내시경(pCLE: probe-based confocal laser endomicroscopy)을 이용하여 수행되었다. 이 도구는 내시경을 레이저 및 센서와 결합하여 반사된 형광패턴을 분석함으로써, 연구자들로 하여금 살아있는 조직을 현미경으로 들여다볼 수 있게 해준다.

이번 연구의 발단은 2015년으로 거슬러 올라간다. 이번 연구의 공저자인 데이비드 카-로크 박사와 페트로스 베니아스 박사(당시 마운트 사이나이-베스 이스라엘 메디컬센터)는 2015년, 암의 전이를 확인하기 위해 한 환자의 쓸개관을 pCLE로 검사하던 중 뭔가 이상한 것을 발견했다. 그들은 조직 층에서 일련의 상호연결관 강(cavity)들을 포착했는데, 기존의 해부학적 조칙과 전혀 일치하지 않는 것이었다. 하지만 한 병리학자가 그 조직의 슬라이드를 만들었더니, 그 강(腔)은 온데간데없이 사라졌다. 나중에 그 미스터리의 원인은 슬라이드를 만드는 과정에 있었던 것으로 밝혀졌다.

이번 연구에서, 연구진은 먼저 pCLE를 이용하여 (췌장과 쓸개관 제거를 위해 수술을 받고 있던) 암 환자의 조직을 검사했다. 영상촬영 결과, 환자의 연결조직에서 ‘체액으로 가득 찬 공간들’이 실제로 발견되었다. 그 조직이 환자에게서 체거되자, 연구진은 그것을 신속히 냉동함으로써 ‘체액으로 가득 찬 공간들’을 개방된 상태로 유지했다. 그런 다음 현미경을 통해 그 전모를 파악할 수 있었다.

나중에, 연구진은 암에 걸리지 않은 사람의 다른 신체부위에서 연결조직 샘플을 채취하여 관찰한 결과, 앞에서와 동일한 ‘체액으로 가득 찬 공간들’을 확인할 수 있었다. “더 많은 조직들을 관찰할수록, 그것이 전신에 존재한다는 사실을 더욱 분명히 깨달았다”라고 테이스 교수는 말했다.

새로 발견된 기관의 역할은 무엇일가? 연구진에 따르면, 일상적 기능을 수행하는 동안 조직을 보호하는 쇼크업소버(shock absorber)로 작용하는 것 같다고 한다.

“이 ‘체액으로 가득 찬 공간들’에 대한 정보는 지금까지 많이 알려져 있었지만, 연구자들은 자기들이 보고 있는 것들의 정체가 뭔지를 까맣게 몰랐었다”라고 테이스 교수는 말했다. 연구진은 과학문헌들을 모두 뒤져, 지금껏 간과되어 왔던 ‘체액으로 가득 찬 공간들’에 관한 정보들을 집대성할 계획이다.

새로운 의문들

“연구진의 아이디어는 완전히 새로운 개념이다”라고 예일 의대의 마이클 네이선슨 박사(소화기병 과장)는 논평했다. “논문에 제시된 증거로 미뤄볼 때, 그들의 아이디어가 정확할 가능성은 상당히 높다”라고 그는 덧붙였다.

“종전에는 의사들의 사이질공간(interstitial space)에 대한 이해가 좀 모호했다. 그들은 그것을 ‘세포 밖에 존재하는 체액을 포함하는 공간’이라고 생각했지만, 그 의미를 완벽하게 설명한 사람은 한 명도 없었다. 연구진은 사이질공간의 의미를 규정하는, 훌륭한 일을 해냈다”라고 네이선슨 박사는 말했다.

이번 연구결과는 2011년 네이선슨 박사가 발표한 논문(참고 2)에 언급된 내용과 부합한다. 그 당시 네이선슨 박사와 동료들은 ‘짙은 색 섬유의 네트워크’를 발견했지만, 그 정확한 정체를 파악하지 못했었다. “우리는 그 네트워크의 존재를 반신반의 했었다. 이번 연구를 통해 우리의 어렴풋한 인상이 구체화되어 기쁘게 생각 한다”라고 네이선슨 박사는 말했다.

“이번 발견은 우리로 하여금 지금껏 생각조차 하지 못했던 질문들을 던지게 할 것으로 보인다. 예컨대, ‘우리가 질병에 걸릴 경우 그것이 변형될 것인가’, 또는 ‘그것이 질병의 발병과정에서 모종의 역할을 수행할 것인가’와 같은 질문을 생각해볼 수 있다”라고 네이선슨 박사는 말했다.

※ 참고문헌
1. https://www.nature.com/articles/s41598-018-23062-6
2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21063210

※ 출처: Live Science https://www.livescience.com/62128-interstitium-organ.html

원문: BRIC생명과학 양병찬 (2018-04-03 09:20)


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