KISTI의 과학향기

다음 조건을 만족하는 인체 기관은 무엇일까? ① 여성에게만 있다. ② 일정 기간만 존재하다가 없어진다. ③ 지름 20cm, 두께 2.5cm의 원반 모양이다. ④ 약이나 화장품의 재료로 쓰인다. ⑥ 두 사람의 세포가 섞여 만들어진 기관이다.

아마 아이가 있는 분이 쉽게 맞췄을 것이다. 질문의 답은 태반(placenta)이다. 태반은 자궁에 연결된 원반 모양의 기관으로 중앙의 탯줄이 태아의 배꼽과 연결돼 있어 산모와 태아를 직접적으로 잇는다. 아이가 출산하면 함께 배출되는 태반은 여러 면에서 일반 기관과 다른 독특한 특성을 갖고 있다. 산모와 태아의 경계선, 태반의 비밀을 벗겨보자.

정자와 난자가 만나 수정란이 되면 세포분열을 하면서 이동하다 자궁 내벽에 파묻힌다. 이를 착상이라고 한다. 그리고 착상이 일어난 지점에서 수정란과 자궁에 분화가 일어나 태반이 만들어지기 시작한다. 수정란의 일부가 자라서 물질 전달을 담당하는 융모막으로 변하고, 자궁의 일부는 태반의 가장 바깥 부분을 둘러싸는 탈락막으로 변한다. 즉 태반의 절반은 태아에서, 절반은 산모에서 왔다는 얘기다.

■ 태아의 든든한 보호막
태반은 태아가 자라는데 필요한 핵심적인 기능을 담당한다. 가장 중요한 기능은 산모와 태아의 물질 교환이다. 산모의 산소와 양분을 태아로 전달하고, 태아의 이산화탄소와 노폐물을 산모에게 전달한다. 이때 핵심은 산모의 혈액과 태아의 혈액이 섞이지 않는다는 점. 산모의 혈관과 태반의 혈관 사이에는 조직액이 있어 이 둘을 분리한다. 태반이 꼭 필요한 것만 걸러 보내는 필터 역할을 하는 셈이다.

덕분에 산모의 면역체계가 태아를 공격하지 않는다. 우리 몸의 면역체계는 자신이 아닌 것을 공격하도록 돼있다. 만약 산모의 혈액이 태아에게 직접 전달된다면 혈액 속의 항체와 식균세포들은 태아의 세포를 공격해 죽일 것이다. 또 혈액이 섞이지 않기 때문에 산모가 세균에 감염돼도 태아는 안전하다. 흥분 상태를 만드는 아드레날린 같은 호르몬은 태반을 통과하면서 그 활성이 없어지기도 한다. 이처럼 태반은 태아에게 든든한 방어막이 된다.

하지만 태반이 모든 물질을 걸러내는 것은 아니다. 지용성으로 크기가 작은 분자들은 태반을 쉽게 통과할 수 있다. 대표적인 예가 니코틴, 알코올이다. 만약 산모가 흡연을 하거나 음주를 하면 니코틴과 알코올은 태반을 유유히 통과해 태아에게 그대로 전달된다. 또 세균은 통과하지 못하나 이보다 작은 바이러스는 태반을 통과할 수 있다. 풍진, 수두 등이 대표적이다. 따라서 결혼한 여성은 자신이 아이를 갖기 전에 이들 바이러스에 대한 항체가 있는지 검사해야 한다.

■ 산모와 태아에 필수 물질 분비
태반의 역할은 물질 교환에 그치지 않는다. 태반은 태아가 아직 몸의 기관을 제대로 갖추지 못했을 때 그 기관들의 역할을 대신한다. 우리 몸에서 간은 포도당을 글리코겐으로 바꿔서 저장했다가 에너지가 급히 필요할 때 내보낸다. 태아에서 간이 만들어지기 전까지 태반이 이 역할을 대신한다. 태반 덕분에 태아는 산모의 영양 상태가 들쭉날쭉해도 비교적 안정적으로 영양분을 공급받을 수 있다.

뇌하수체를 대신해 태아의 뇌 발달을 촉진하기도 한다. 태아의 뇌는 임신 24~28주 사이에 발달하는데 이때 뇌를 활성화시키는 신경전달물질이 중요한 역할을 한다. 산모의 뇌하수체에서 분비된 호르몬과 신경전달물질 중 일부는 태반을 통해 태아에게도 전달된다. 예를 들어 산모가 기분 좋을 때 분비되는 도파민은 태아에게도 전달돼 태아를 기분 좋게 하고 뇌 세포를 활성화 한다.

또 태반은 산모가 임신 동안 필요한 호르몬을 직접 생산해 산모 쪽으로 분비한다. 임신 초기에 나오는 융모성선자극호르몬은 황체 퇴화를 막아 프로게스테론과 에스테론을 분비하게 한다. 프로게스테론과 에스테론은 자궁 내막을 유지시켜 유산을 막고, 모유 수유를 위해 유선을 발달시키는 등 임신 동안 매우 중요한 호르몬이다. 이 융모성선자극호르몬이 임신 초기 입덧을 유발하는 원인으로 알려져 있다. 임신 4개월이 되면 태반에서 직접 프로게스테론을 분비하기 시작한다.

■ 과학자들이 태반에 주목하는 이유
다양한 역할을 하는 만큼 태반에는 태아가 성장하는데 필요한 모든 것이 담겨 있다. 영양분과 호르몬은 물론이고, 간세포증식인자(HGF)나 신경세포증식인자(NGF) 같은 성장인자와 세포증식에 관련된 사이토카인도 들어있다. 의학계에서는 이 같은 사실에 주목해 오래 전부터 태반을 의약품으로 쓰고 있다. 기원전 4세기 히포크라테스가 태반의 효능에 대해 언급한 바 있고, 우리나라의 허준의 동의보감에도 태반의 기능에 대한 설명이 있다. 임상실험 결과 피부 미용과 통증 치료에 효과가 있고, 고혈압, 당뇨병, 관절염 등에도 효과가 있는 것으로 나타났다.

현재 국내에는 치료목적으로 갱년기 장애와 간질환 환자에게 태반 의약품이 허가돼 있다. 태반 추출물을 살균해서 가공한 제품이다. 그러나 태반은 여러 물질이 섞여있는 혼합물로 아직 각각의 성분이 어떤 기능을 하는지 정확히 밝혀지지 않은 상태다. 따라서 부작용이 있을 수 있고, 태반을 추출한 산모의 건강 상태에 따라 약효에도 차이가 날 수밖에 없다.

태반에는 최근 주목받는 줄기세포도 들어있다. 특히 탯줄과 태반 안의 혈액을 ‘제대혈’이라고 하는데 이 속에 태아의 줄기세포가 다량 들어있다. 태반의 탈락막에는 산모의 줄기세포가 있다. 줄기세포는 모든 세포로 분화가 가능한 세포로 손상된 조직에 넣어주면 치료 효과가 크다. 태반의 줄기세포를 보관해 두면 장차 산모와 아이가 질병에 걸렸을 때 이용할 수 있다.

■ 기생충 흉내 내는 태반
지난 11월 10일에는 산모와 유전적 구성이 다른 태반이 산모의 면역체계에 의해 공격받지 않는 이유가 밝혀졌다. 태반이 살아남는 이유는 기생충의 전략과 비슷하다. 기생충 세포의 표면에는 포스포콜린이라는 분자가 있다. 이 분자는 사람의 면역체계를 속여 마치 기생충을 자신의 일부처럼 받아들이게 한다. 덕분에 기생충은 사람의 몸속을 돌아다니면서도 면역체계의 공격을 받지 않을 수 있다. 영국 리딩대 필 로우리 박사는 태반이 기생충처럼 자신을 위장해 면역의 공격으로부터 피한다고 말했다. 태반에서 합성되는 대부분의 단백질에는 포스포콜린 분자가 달려있다.

태반이 면역체계를 피해 산모의 몸과 하나가 되는 이유를 완전히 밝힌다면 의학계의 오랜 난제를 해결할 수 있다. 장기이식에서 가장 큰 문제는 체내의 면역체계가 기껏 이식한 장기를 타인으로 판단해 죽이는 데 있다. 자가면역질환도 비슷하다. 면역체계가 어떤 이유에서인지 자기 조직을 타인으로 인식해 공격해서 생기는 병으로 류머티즘관절염이 대표적이다. 태반의 비밀이 풀린다면 장기이식과 자가면역질환 치료에 결정적인 해법을 제시할 것으로 보인다.

예전에 불결한 것으로 여겨 버려졌던 태반은 오늘날 현대 의학이 해결하지 못하는 질병을 치료할 대안으로 떠오르고 있다. 태반의 신비가 밝혀져 난공불락으로 남아있던 질병들이 차례차례 극복되기를 기대해 본다. (글 : 김정훈 과학칼럼니스트)