정자를 난자에게 안내하는 '길잡이 분자' 찾았다

김영섭 기자, 2018.08.07

정자가 헤엄쳐서 난자를 향해 제대로 찾아갈 수 있게 도와주는 중요한 ‘길잡이 분자’를 독일 연구팀이 찾아냈다.

독일의 유럽고등과학연구센터(Centre of Advanced European Studies, CAES)는 정자가 난자를 찾아가도록 안내하는 중요한 역할을 하는 ‘길잡이 분자’를 성게에서 발견했다고 최근 밝혔다. 연구팀은 분자생물학 분야에서 이뤄진 이번 발견이 인간 생식의 새로운 비밀을 밝혀내 남성 난임의 치료에 큰 도움이 될 것으로 기대한다고 밝혔다.

100여 년 전, 미국 시카고대 해양생물연구소(MBL)의 동물학자 F.R. 릴리는 “난자와 정자의 결합은, 정자가 기계적 특성 덕분에 침투하는 과정이 아니라, 매우 ‘친밀하고 특수한 생화학적 반응’이 주된 역할을 하는 과정”이라고 논문에 썼다.

그런데 그로부터 1세기도 더 지난 지금, U. 벤자민 카우프 CAES 교수가 이 ‘친밀하고 특수한 생화학적 반응’이 실제로 어떻게 가능한지 확인하는 데 성공한 것이다. 카우프 교수는 오래전 작고한 동물학자 릴리의 예전 연구소에서 약 20년 동안 봉직하며 해양생물의 생식을 연구한 경력을 갖고 있다.

1912년 정자와 난자의 생화학적 현상을 거론한 릴리는 이른바 ‘정자의 화학주성(chemotaxis, 주화성)’에 대한 논문을 발표한 최초의 과학자였다. 화학주성이란 정자세포가 난모세포에서 분비되는 화학적 자극물질에 의해 난자로 안내된다는 개념이다.

연구팀에 따르면 성게의 경우 ‘화학주성 인자’(chemoattractant, 자기를 향해 이동하게 하는 화학적 물질, 일명 ‘화학 유인물질’)는 바로 ‘리섹트’(resact)라고 부르는 펩타이드라는 사실이 수십 년 뒤 밝혀졌다. 이 물질은 난자에서 일단 분비되면 물속에서 널리 퍼지며, 농도를 변화시킨다. 성게 수컷이 물속으로 배출한 정자는 이 농도의 변화를 감지하고, 농도가 더 높은 화학물질을 향해 헤엄쳐 마침내 난모세포에 이를 수 있다. 이런 과정이 진행되는 데는 엄청난 양의 ‘리섹트’가 필요하지 않다.

앞서 연구팀은 수백억 개의 물 속 분자 중 화학주성 인자의 단일 분자만 있으면, 성게의 정자가 바짝 신경 써서 주의력을 높일 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 하지만 정자 세포들이 수정 목표물에 이르기 위해 자신들의 방향을 적절히 조절하는 방법을 안다는 것은 실로 불가사의한 일이다.

카우프 교수는 2015년 논문에서 “정자세포들은 화학적 농도의 변화에서 정보를 얻어 자신들이 헤엄쳐가고 있는 방향을 계산한다”고 밝혔다. 그는 “정자세포들은 일정 기간에 걸쳐 분자의 숫자를 세고, 이 정보를 취합한 뒤 자신들의 헤엄치는 경로를 바꾼다”고 설명했다.

이번 연구 결과 덕분에, 우리는 그 같은 즉각적인 방향 계산이 어떻게 가능한지 알 수 있게 됐다. 지금까지는 세포 간 수소이온농도(pH)의 변화가 정자의 신호에 중요한 요소라고 알려졌으나, 그 과정의 배후에 숨어있는 메커니즘을 정확히 알 수 없었다.

연구팀에 따르면 ‘리섹트’가 성게의 정자와 접촉할 때 ‘화학주성 인자’의 분자는 정자 편모(꼬리 부위)의 한 수용체와 결합한다. 그럼으로써 칼슘 이온이 정자 세포에 들어가는 일련의 신호 이벤트를 촉발시킨다.

이 같은 칼슘 반응은 정자 편모를 꿈틀거리게 해, 정자 꼬리가 선박의 방향키처럼 헤엄치는 방향을 효과적으로 조절할 수 있게 한다. 또 농도가 더 높은 화학주성 인자를 향해 정자세포가 나아가게 하고, 결국 수정에 성공할 수 있게 돕는다.

연구팀은 이 칼슘 교환이 일어나게 해주는 분자는 바로 ‘SpSLC9C1’이라고 밝혔다. 이는 일종의 ‘계통 발생적 키메라’에 해당하며, 독특한 방법으로 나트륨 이온이 정자 세포에 흘러들어가게 할 수 있다. ‘SpSLC9C1’ 분자에서 이런 기능은 정자 세포 내의 알칼리도를 조절하고, 편모의 활동을 통제한다. 이 덕분에 우리는 요즘 많은 개체수의 성게를 볼 수 있다.

이 과정이 인간과 기타 포유동물의 정자 활동과 어느 정도까지 관련이 있는지는 아직 분명치 않다. 그러나 카우프 교수는 “성게에서 알아낸 모든 정보가 생식 생물학 분야의 전반적인 지식을 넓히는 데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다. 그는 특히 “정자의 기능을 정확히 파악하면, 난임을 일으키는 유전자 변이에 대해 심층 연구할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이 내용은 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션’(Nature Communications)에 실렸다.

김영섭 기자 edwdkim@naver.com

park1jun | 08/12 16:23

정자가 봉사인지? 난자가 난공불락인지?

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지루한 잠자리?...열정 식은 연인들을 위한 회복 전략

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생식기 주변 붉은 발진, 성병일까? 알고 보면 ‘이 질환’일 수도

생식기 주변에 붉은 반점이나 가려움이 생기면 대부분 성병을 의심하기 쉽다. 하지만 비슷한 증상을 보이는 피부 질환인 생식기 건선일 가능성도 높다. 이 질환은 통증과 변색, 가려움을 동반하지만 전염되지 않는다. 완치 방법은 없지만 꾸준한 치료로 증상을 완화할 수 있다. 26일 의료계에 따르면 생식기 건선은 면역 체계의 과활성으로 인해 발생하는 만성 피부 질환으로, 남녀 모두에게 나타날 수 있다. 미국 인구의 3% 이상이 건선을 앓고 있으며, 그중 절반 이상이 생식기 부위에 한 번 이상 증상을 경험한다. 건선 중에서도 생식기 부위는 피부가 얇고 마찰이 잦아 일반적인 건선과는 다른 형태로 나타난다. 주요 증상은 얇고 매끄러운 반점과 변색된 피부, 가려움, 통증이다. 일부 환자는 피부가 갈라지거나 은빛 비늘처럼 보이는 반점이 생기기도 한다. 특히 농포성 건선은 고름이 찬 물집을 만들 수 있어 성병과 혼동되기 쉽다. 그러나 생식기 건선은 성병처럼 전염되지 않으며 성관계를 통해 옮지 않는다. 질환이 나타나는 부위는 음모 부위, 외음부, 음경 또는 음낭 등이다. 생식기 부위는 마찰이 많기 때문에 건조하거나 습한 형태로 증상이 다양하게 나타날 수 있다. 유발 요인으로는 효모 감염, 피부 손상, 꽉 끼는 옷이나 성관계로 인한 마찰 등이 있다. 유전적 요인도 작용할 수 있다. 진단은 주로 피부과 전문의의 육안 검사를 통해 이뤄지며 필요 시 피부 생검이 시행된다. 치료는 해당 부위의 민감성을 고려해 코르티코스테로이드, 칼시포트리엔, 피메크로리무스, 타크로리무스 등의 국소 연고가 사용된다. 중증일 경우 면역억제제나 생물학적 제제가 처방될 수 있다. 치료 후 증상이 완화되더라도 재발 가능성이 높기 때문에 꾸준한 관리가 필요하다. 치료 기간은 환자마다 다르지만 일반적으로 몇 주에서 몇 달이 걸린다. 완치보다는 증상 완화가 치료의 목표이며, 증상 악화를 막기 위해 보습과 자극 최소화가 중요하다. 순한 세정제 사용, 향이 없는 보습제 바르기, 헐렁한 옷 착용 등이 도움이 된다. 생식기 건선 환자도 성관계를 할 수 있으나 몇 가지 주의가 필요하다. 상대방에게 질환이 전염되지 않는다는 점을 미리 설명하고, 윤활제나 윤활 처리된 콘돔을 사용해 마찰을 줄이는 것이 좋다. 자극적인 제품은 피하고, 관계 후에는 순한 비누와 물로 부위를 세척해야 한다. 심한 가려움이나 통증, 배변 혹은 성관계 시 불편감이 있다면 병원을 찾아야 한다. 일부 환자는 증상으로 인해 외모나 자신감에 영향을 받아 심리적 고통을 겪을 수 있으므로 심리 상담을 병행하는 것도 권장된다. 한편, 의료진은 생식기 건선이 성병과 혼동되기 쉬운 질환이므로 증상을 숨기지 말고 전문의에게 정확한 진단을 받는 것이 중요하다고 조언한다. 건선이 잦은 부위인 만큼 조기 치료와 꾸준한 관리가 재발을 막는 핵심이다. 전염성이 없다는 점을 인식하고, 자극을 피하며 생활 습관을 개선하는 것이 장기적인 치료의 관건으로 꼽힌다.
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음경 확대 수술은 음경의 길이나 굵기를 늘려 외형을 개선하려는 수술이다. 일부는 의학적 이유로 시술을 고려하지만 많은 경우 심리적 불안이나 외모에 대한 불만에서 비롯된다. 시술 방식은 다양하지만 실제 효과는 제한적이며 부작용 위험이 존재한다. 26일(현지 시각) 미국 클리브랜드 클리닉에 따르면, 음경 확대 수술은 크게 두 가지로 구분된다. 하나는 음경을 길게 만드는 수술이고 다른 하나는 둘레를 넓히는 수술이다. 때로는 복부 지방을 제거해 음경이 더 길어 보이게 하기도 한다. 마이크로페니스나 매몰음경처럼 선천적 또는 후천적 원인으로 기능이 저하된 경우 의료적 목적으로 시행된다. 마이크로페니스는 비정상적으로 작은 음경을 뜻하며 매몰음경은 음경이 복부나 음낭 아래에 묻힌 상태를 말한다. 이 수술은 서서 소변을 보는 능력과 삽입 가능한 성관계를 회복하는 데 목적이 있다. 의학적 이유가 없는 사람들도 자신의 음경 크기에 대한 불만으로 시술을 원한다. 이러한 경우는 기능상의 문제가 아닌 인식의 문제로 평가된다. 의사가 정상 범위라고 진단했음에도 지속적인 불안과 불만을 느낀다면 음경이형장애나 소음경 불안과 같은 심리적 상태일 수 있다는 것도 알아둬야 한다. 음경이형장애는 자신의 음경이 실제보다 작다고 믿는 신체이형장애의 일종이며 소음경 불안은 타인의 시선에 대한 두려움으로 나타난다. 수술 전에는 건강 상태와 심리 평가를 포함한 적합성 검사가 필수다. 당뇨병 여부나 흡연 습관, 복용 중인 약물 등이 회복에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 포경 여부나 과거 골반 수술 이력도 고려된다. 대표적인 수술 방법으로는 인대 절단술과 자가 지방 이식이 있다. 인대 절단술은 음경을 지지하는 현수 인대를 절단하여 이완 시 길이가 늘어난 것처럼 보이게 한다. 자가 지방 이식은 복부에서 채취한 지방을 음경에 주입해 굵기를 늘리는 방식이다. 또한 필러를 주입하거나 미국 FDA가 승인한 페누마(Penuma)실리콘 임플란트를 삽입하는 방법도 있다. 매몰음경의 경우 치골 상부 지방을 제거해 음경이 드러나게 만든다. 수술 후에는 통증 조절과 회복 지침이 제공되며 시술 종류에 따라 성관계 재개 시점이 달라지며 회복에는 최대 6주가 걸릴 수 있다. 정기적인 진료를 통해 발열, 부기, 감염 여부를 확인해야 한다. 위험 요소로는 마취 부작용, 흉터 형성, 감염, 감각 저하, 발기부전, 음경 휘어짐 등이 있다. 경우에 따라 기대와 다른 결과가 나올 수 있다. 반면 실제로 크기 증가가 나타나거나 자신감이 높아지는 사례도 보고된다. 그러나 외과의들은 기능상 문제가 없는 경우 수술을 권장하지 않는다. 비수술적 방법으로는 테스토스테론 요법, 음경 견인 장치, 크림이나 건강보조식품 등이 알려져 있다. 하지만 대부분의 제품은 효과가 입증되지 않아 오히려 손상을 유발할 수 있어 주의가 요구된다. 만약 시술을 원할 경우 반드시 의료진과 상담을 거치는 것이 중요하다. 한편 클리블랜드 클리닉은 음경 확대 수술을 고려하는 사람에게 충분한 상담과 현실적인 기대 설정을 강조하고 있다. 수술의 효과보다는 흉터나 감염 같은 합병증 위험이 크기 때문이다. 다만 배뇨나 성기능 장애로 생활에 불편을 겪는 환자에게는 기능 회복을 위한 선택지가 될 수 있다. 수술을 결정하기 전에는 시술 목적이 미용인지 치료인지 명확히 구분하는 것이 중요하다.
“성기가 작아서 걱정되나요?”…의학이 말하는 왜소음경증

왜소음경증은 의학적으로 평균보다 현저히 작은 음경을 가진 상태를 말한다. 영어로는 마이크로페니스(Micropenis)라 부르며, 주로 태아기 호르몬 불균형이나 유전적 요인으로 인해 발생한다. 이 질환은 전체 인구의 약 0.6%만이 가지고 있는 매우 드문 질환이다. 29일(현지 시각) 미국 건강전문매체 WebMD와 Cleveland Clinic에 따르면 왜소음경증은 태아 발달 시기에 테스토스테론 분비가 부족할 때 발생한다. 시상하부와 뇌하수체가 고환을 자극하는 호르몬을 충분히 분비하지 못하면 고환의 테스토스테론 생산이 줄어 음경 성장에 장애가 생긴다. 이 상태는 생식샘자극호르몬결핍성 성선기능저하증으로 불린다. 신생아의 평균 늘린 음경 길이(SPL, Stretched Penile Length)는 3.6cm이며, 1.9cm 이하일 경우 왜소음경증으로 진단된다. 성인의 평균 SPL은 13.3cm이고, 9.3cm 이하일 경우 마이크로페니스 진단 기준에 해당한다. 미국의 통계에 따르면 신생아 10000명 중 약 1.5명이 이 질환으로 태어난다. 이 질환은 호르몬 이상뿐 아니라 여러 유전적 질환과도 관련이 있다. 남성 성선기능저하증, 칼만 증후군, 프래더윌리 증후군, 안드로겐 무감응 증후군 등이 대표적이다. 또한 SRD5A2 유전자 변이가 있을 경우 테스토스테론이 디하이드로테스토스테론(DHT)으로 전환되지 못해 외부 생식기 발달이 저해된다. 일부 환자에서는 명확한 원인이 발견되지 않는다. 진단은 신체검사를 통해 이루어진다. 의료진은 음경을 부드럽게 늘려 SPL을 측정하고 연령대 평균과 비교해 판단한다. 조기 진단이 중요하며, 특히 영아기나 유아기에 발견될 경우 치료 효과가 크다. 가장 널리 쓰이는 치료법은 테스토스테론 요법이다. 일정 기간 동안 테스토스테론 주사나 젤을 투여해 성장 반응을 확인한다. 반응이 좋을 경우 음경 길이가 증가하며, 성인기에도 정상적인 기능을 유지할 가능성이 높다. 반응이 없으면 다른 호르몬 치료나 수술적 치료가 고려된다. 수술적 치료로는 음경 재건술(Phalloplasty)이 있다. 소아에게는 위험 부담이 크지만, 성인의 경우 일정한 효과를 기대할 수 있다. 수술 후 회복에는 약 4~6주가 걸리며, 개인의 회복 속도에 따라 기간이 달라진다. 외형상 음경이 작아 보이는 ‘비가시적 음경(Inconspicuous penis)’ 역시 혼동되기 쉽다. 이는 실제 크기와 상관없이 피부나 지방에 묻혀 음경이 보이지 않는 상태로, 매몰 음경이나 웹 음경이 이에 포함된다. 이러한 경우 체중 감량이나 교정 수술을 통해 해결이 가능하다. 왜소음경증을 가진 사람들 대부분은 배뇨와 발기 등 기능에는 문제가 없지만, 심리적 위축을 경험하는 경우가 많다. 이때는 신체이형장애나 작은 음경 증후군으로 발전할 수 있어 정신건강 전문가의 상담이 도움이 된다. 예방은 어렵지만 임신 전후 건강 관리를 통해 위험을 줄일 수 있다. 임산부는 정기 검진을 받고 엽산을 충분히 섭취하며, 음주와 흡연을 피해야 한다. 한편 왜소음경증은 조기에 발견하고 치료할수록 예후가 좋다. 호르몬 치료에 긍정적으로 반응하는 환자는 정상적인 성기능을 유지할 가능성이 크며, 치료 시기를 놓치면 회복이 어려워질 수 있다. 전문가들은 조기 진단 체계 강화와 사회적 인식 개선이 향후 치료 접근성 향상에 핵심 역할을 할 것이라고 강조했다.
“단순 취향일까, 병일까?”… 베일에 싸인 ‘성적 페티시’의 명암

신발이나 발, 특정 재질의 의류 등 일반적인 성적 대상이 아닌 것에 흥분을 느끼는 ‘성적 페티시’는 인간의 성적 스펙트럼에서 의외로 흔히 발견되는 현상이다. 전문가들은 이러한 성향이 모두 병적인 것은 아니며, 개인의 일상을 해치지 않고 상호 동의하에 이루어진다면 하나의 ‘성적 취향’으로 존중받을 수 있다고 조언한다. 27일(현지 시각) 미국 웹엠디(WebMD) 등에 따르면, 페티시즘(Fetishism)은 무생물이나 생식기가 아닌 신체 부위를 통해 성적 만족을 얻는 형태인 ‘변태성욕(paraphilia)’의 일종으로 분류된다. 리처드 크루거 컬럼비아대 박사는 “가장 흔한 대상은 발이며 체형, 머리카락, 문신 같은 신체적 특징부터 스타킹, 속옷, 신발 같은 의류까지 그 대상은 매우 방대하다”고 설명했다. 의학계에서 이를 단순 취향이 아닌 ‘페티시즘 장애(Fetishistic disorder)’로 진단하는 기준은 명확하다. 해당 환상이나 행동이 최소 6개월 이상 지속되어야 하며, 무엇보다 그로 인해 본인이 극심한 고통을 겪거나 사회적 기능, 대인관계에 심각한 지장이 발생해야 한다. 즉, 페티시 자체가 문제가 아니라 그로 인한 ‘기능 저하’가 핵심이다. 페티시가 형성되는 원인에 대해서는 사춘기 이전의 강렬한 경험이나 특정 자극이 성적 인식과 결합된 결과라는 분석이 많다. 케네스 로젠버그 웨일 코넬 의대 교수는 어린 시절의 부적절한 노출이나 경험이 영향을 미칠 수 있다고 설명하며, “문제가 되는 것은 통제 불가능한 강박으로 변해 죄책감과 고립감을 유발할 때”라고 지적했다. 다행히 많은 경우 페티시는 병리적 상태로 발전하지 않는다. 실제 ‘어른 아기/기저귀 페티시’ 등 특이한 성향을 가진 사람들을 대상으로 한 조사에서 대다수는 자신의 성향에 대해 편안함을 느낀다고 답했다. BDSM 전문가들 역시 모든 참여자가 동의하고 신체적·정신적 해를 입히지 않는다면 이는 성적 다양성의 영역으로 보아야 한다고 입을 모은다. 치료가 필요한 상황임에도 사회적 시선 때문에 도움을 구하지 못하는 경우도 많다. 일상생활이 불가능할 정도라면 상담 치료나 약물 치료 등을 고려할 수 있다. 전문가들은 자신의 성향을 무조건 비난하거나 억압하기보다는, 그것이 타인에게 해를 끼치지 않는 범위 내에 있는지 확인하고 건강하게 조절하는 태도가 무엇보다 중요하다고 강조한다.

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