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황반변성의 유무를 간단하게 살펴볼 수 있는 암슬러 격자. 안경이나 렌즈를 낀 상태에서 한쪽 눈을 가리고 암슬러 격자의 가운데 점에 초점을 고정시킨다. |
[토요판] 하리하라 눈을 보다
(10) 황반변성
▶ 하리하라 본명 이은희. 생물학을 전공해 연구원으로 사회생활을 시작했으나, 우연히 인터넷 블로그에 썼던 글들이 <하리하라의 생물학 카페> 등 책으로 묶여 나오면서 과학언론학으로 전공을 바꾸었다. 현재는 과학작가이자 강연자로 살고 있다. ‘하리하라’라는 인터넷 아이디를 필명으로, 세상에 퍼져 있는 과학에 대한 선입견과 오해를 걷어내는 이야기를 통해 사람들과 소통하고 있다. <한겨레> 토요판에서 격주로 ‘인간의 눈’과 본다는 것의 의미를 탐구한다.
나의 2015년 다짐을 생각해 본다. 올해는 부디 실수로라도 누군가를 곁눈으로 흘겨보고 약점을 들춰내 흉보고 아픈 곳을 찔러보는 일은 하지 않기를, 대신 사랑하는 이들과 함께 희망을 보고 미래를 보고 삶의 구석구석을 돌아보며 살 수 있기를. 올해는 무엇이든 이전보다 나은 삶이 펼쳐지기를 가만히 기원해 보는 것이다. (여기서 새해맞이 두뇌풀이 퀴즈 하나 풀어볼까요? 이 문단에서 ‘보다’라는 말이 과연 몇 번이나 사용되었을지 세어보는 건 어떨까요?)
우리는 흔히 실속 있는 알짜배기에 노른자라는 말을 붙이곤 한다. 샛노랗고 진득한 노른자에 비하면 투명한 점액 같은 흰자는 영양가나 농축 정도에서 확실히 떨어진다는 느낌이 든다. 흥미로운 사실은 우리 눈에도 노른자와 같은 부위가 있다는 것이다. 망막의 중심부에 존재하는 황반이 그 주인공이다.
내 망막에 달걀노른자 있다
황반(黃斑, macular lutea)이란 이름 그대로 ‘황색 반점’이란 뜻으로, 실제로 이곳에 존재하는 세포의 특성상 짙은 황색을 띠고 있어서 이런 이름이 붙었다. 황반은 지름 3㎜ 정도로 그다지 크지 않은 눈의 내부 구조에서도 그리 넓다고는 할 수 없는 부위지만, 우리가 인식하는 시각의 대부분을 담당하는 아주 중요한 부위로, 황반의 기능 상실은 실명의 가장 큰 원인이 된다. 즉, 황반은 크기는 작아도 시각의 핵심 기능을 담당하는 중심점이라는 뜻이다. 황반의 특징적인 노란색은 이곳에 많이 존재하는 루테인(lutein)과 제아크산틴(zeaxanthin)이라는 노란 색소체 때문이다. 이 두 물질은 구조는 다르지만 화학식은 같은 구조이성질체로, 비유하자면 같은 털실로 만들어졌으나 겹쳐지지 않는 왼쪽과 오른쪽 장갑과 같은 관계의 물질이다. 노란색을 띤 두 짝꿍 색소들은 강력한 항산화제로 황반을 보호하고 제 기능을 유지시키는 데 결정적인 구실을 한다. 실제로 이들의 함유량이 높은 사람일수록 시력이 우수하며, 부족할 때는 시력이 저하된다는 보고가 있다. 여기서 흥미로운 사실은 달걀노른자가 노란색인 원인 역시도 루테인과 제아크산틴이 풍부하게 들어 있기 때문이라는 것이다. 황반을 ‘망막의 노른자위’라고 부르는 것이 단지 관용적인 문구만이 아니라는 뜻이다.
황반에 존재하는 황색 색소체들이 하는 역할이 ‘항산화제’라는 것은 여러모로 의미심장하다. 눈은 외부에서 빛을 직접적으로 투과시켜 몸 안쪽으로 들여보내는 빛의 창구다. 빛은 세상을 보는 데도 꼭 필요하지만, 태양빛 속에는 사물을 구별할 수 있게 해주는 가시광선 외에도 적외선과 자외선 등 다양한 파장의 빛들이 섞여 있기 마련이다. 이 중에서 문제가 되는 것은 파장이 짧은 빛, 즉 자외선으로 대표되는 파란색 너머의 빛들이다. 빛은 파장이 길수록 에너지가 낮고, 파장이 짧을수록 에너지가 높다는 특징이 있다. 아이의 주먹보다 어른의 주먹이 상대에게 강한 충격을 줄 수 있는 것처럼, 파장이 짧은 빛은 에너지가 높아 이와 접촉하는 망막의 광수용체에 과다한 충격을 줄 수 있다. 이때의 충격은 충격 부위에서 다량의 활성산소를 만들어내는 형태로 나타난다. 즉, 빛의 파장에 따른 망막 충격은 활성산소를 만들어내는데, 파장이 짧고 에너지가 높은 빛일수록 더 많은 활성산소를 만들어내고, 산소 그 자체는 에너지 대사에서 꼭 필요한 물질이지만 산소에서 유래된 활성산소는 주변의 생체조직을 산화해 변질시키는 물질로 기능한다. 대부분 단백질로 이루어진 생체조직이 활성산소와 결합되어 산화된다는 것은 단백질의 성질이 변해서, 즉 변성되어서 제구실을 하지 못한다는 말과 동의어가 된다. 따라서 활성산소는 발생 즉시 제거되지 않으면 생체조직에 치명적인 영향을 미칠 수도 있다. 따라서 산소호흡을 하는 생물체라면 예외없이 항산화제를 가지도록 진화되었다.
더군다나 눈은 빛 에너지가 직접적으로 투과하는 생체 내 유일한 부위이기 때문에 이로 인한 타격이 더욱 클 수밖에 없다. 따라서 수정체가 유독 기를 쓰고 파란색 빛을 골라내는 이유, 요즘 들어 논란이 되는 전자기기의 ‘청색광’의 유해성을 둘러싼 논쟁의 이유 모두 파장이 짧은 빛(파란색과 그 너머)이 에너지가 높다는 물리학적 사실에 기반한 것이다. 실제로 에너지가 높은 빛은 인체의 거의 모든 세포를 손상시킬 수 있지만, 현실에서는 인체의 대부분은 피부로 덮여 있고 피부에는 강력한 햇빛 가리개인 멜라닌세포가 존재하기 때문에 신체 내부 기관이 빛에 의해 손상되는 경우는 거의 없다. 하지만 그 유일한 예외가 망막이다. 망막이 사물을 보기 위해선 빛에 직접 노출되어야 한다. 빛이 모이는 지점인 황반은 그중에서도 특히나 빛에 의한 산화 스트레스가 심한 지역일 수밖에 없다.
망막에서는 다양한 항산화제들을 이용해 망막 손상을 방지하는데 그중 대표적인 것이 안토시아닌이다. 포도나 자색 고구마, 블루베리의 보라색을 담당하는 색소인 안토시아닌은 색깔도 예쁘지만 하는 짓도 예쁘다. 활성산소를 제거해 망막의 건강을 유지하는 데 도움을 주기 때문이다. 이 때문에 제2차 세계대전 시의 전투기 조종사들은 상공에서 사물을 좀더 똑똑히 보기 위해서 출정 전에 반드시 블루베리잼을 듬뿍 먹었다는 기록이 남아 있다. 여담이지만, 루테인(황색), 안토시아닌(적자색), 리코펜(적색: 토마토), 테아플라빈(적색: 홍차), 아스타크산틴(적색: 새우·연어) 등 많은 종류의 항산화제들이 어떤 생물체의 독특한 색을 담당하는 색소체인 경우가 많다. 요즘 유행하는 ‘컬러푸드’에 대한 예찬론은 바로 이러한 색소체의 항산화 능력에 대한 기대감이 확장되어 나타난 결과라 볼 수 있다.
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작은 사각형들이 다른 크기로 보이거나 일부가 비어 있거나 휘어져 보이는 경우 황반변성을 의심할 수 있다. |
지름 3㎜ 크기인 시각의 핵심
노란색 루테인과 제아잔틴이
강력한 항산화 역할을 하는데
기능 상실하면 실명과 직결돼 영화 ‘러브레터’에서 히로코가
돌아오지 않을 편지 보내는 건
황반이 제대로 기능했기 때문
팔뚝에 옮겨 적은 주소를 나중에
알아보고 편지를 보냈으니까 2차대전 조종사들은 왜 블루베리잼을 먹었나 이 밖에도 활성산소 스트레스에 시달리는 망막에서는 다양한 항산화제들을 이용해 망막 손상을 방지하는데 그중 대표적인 것이 안토시아닌이다. 포도나 자색 고구마, 블루베리의 보라색을 담당하는 색소인 안토시아닌은 색깔도 예쁘지만 하는 짓도 예쁘다. 활성산소를 제거해 망막의 건강을 유지하는 데 도움을 주기 때문이다. 이 때문에 제2차 세계대전 시의 전투기 조종사들은 상공에서 사물을 좀더 똑똑히 보기 위해서 출정 전에 반드시 블루베리잼을 듬뿍 먹었다는 기록이 남아 있다. 여담이지만, 루테인(황색), 안토시아닌(적자색), 리코핀(적색: 토마토), 테아플라빈(적색: 홍차), 아스타잔틴(적색: 새우·연어) 등 많은 종류의 항산화제들이 어떤 생물체의 독특한 색을 담당하는 색소체인 경우가 많다. 요즘 유행하는 ‘컬러푸드’에 대한 예찬론은 바로 이러한 색소체의 항산화 능력에 대한 기대감이 확장되어 나타난 결과라 볼 수 있다. 그렇다면 황반은 어떤 구실을 할까? 황반의 주된 기능은 색을 구별하고, 중심시력을 유지하는 것이다. 첫째, 색 구별의 경우 황반은 두 가지 광수용체 중에서 원뿔세포로만 구성되어 있고, 망막에 존재하는 원뿔세포 대다수가 황반에 집중되어 있기 때문에 나타나는 현상이다. 둘째, 중심시력을 담당하는 것은 황반의 위치가 수정체를 통해 굴절된 빛이 모이는 초점 부위에 존재하기 때문에 나타나는 특징이다. 중심시력이란 내가 무언가를 볼 때 가장 잘 보고자 하는 부위를 집중적으로 볼 수 있는 능력이다. 만들어진 지 20년이 지났지만, 여전히 많은 이에게 대표적인 멜로 영화로 꼽히는 이와이 슌지 감독의 <러브레터>에서 여주인공 와타나베 히로코(나카야마 미호 분)는 등반 사고로 죽은 연인 후지이 이쓰키의 기일에 그의 집에서 졸업앨범을 보다가 충동적으로 그의 옛 주소를 팔뚝에 옮겨 적고, 그를 그리워하는 마음을 담아 그 주소로 돌아오지 않을 편지를 보내면서 이야기가 시작된다. 이때 히로코가 팔뚝에 옮겨 적은 주소를 나중에 다시 알아보고 편지를 보낼 수 있었던 이유를 아주 건조하게 설명하자면, 그녀의 눈에서 황반이 제대로 기능하기 때문이었다고 설명할 수 있다. 우리가 무언가를 볼 때 우리는 자연스럽게 우리가 보고자 하는 대상을 시야의 중심에 놓고 보게 되는데, 이 부위의 상은 황반에 맺히게 된다. 만약 황반이 손상되었거나 제 기능을 하지 못하게 된다면, 아무리 눈을 부릅뜨고 보아도 팔의 윤곽만 보일 뿐 정작 가운데 존재하는 글씨는 보이지 않는 현상이 나타나게 된다. 그럼 시선을 돌리고 비껴서 보면 되지 않느냐고 반문하는 이들도 있는데, 이는 해보면 금방 알게 된다. 팔뚝에 글씨를 쓰고 눈앞에 세우고－나중에 지우기 귀찮으면 아무거나 글씨가 인쇄된 책이나 종이를 팔뚝 대신 사용해도 무방하다－ 시선을 한 점에 고정한 상태에서 살짝 팔을 옆으로 움직여 보라. 시야의 중심에서 살짝만 어긋나도 거기에 글씨가 있다는 사실만 인지될 뿐, 무슨 글자인지는 알아볼 수 없다. 사람의 주변시력은 중심시력에 비하면 형편없을 정도로 나쁘다. 곁눈질로는 사물의 형체를 흘깃 볼 수는 있어도 대상의 모양이나 색, 구체적인 모습을 정확히 볼 수 없는 것은 이 때문이다. 따라서 망막의 다른 부위가 모두 기능하더라도 황반의 기능 이상으로 인한 중심시력의 상실은 실질적으로는 실명과 매한가지다. 얼마 전, 어떤 티브이 프로그램에서 개그맨이자 쌍둥이 아빠로 유명한 이휘재씨가 황반변성을 앓고 있다는 소식을 방송해 안타까움을 불러일으킨 적이 있었다. 앞서 말했듯이 시력에서 황반의 기여도는 절대적이기 때문에 황반 이상은 시력의 심각한 손상을 불러오게 된다. 황반에 이상이 생기는 원인은 크게 유전적인 것과 유전과 관계없는 것으로 나뉠 수 있는데, 유전적 황반 이상은 특정 유전자의 이상으로 발병하는 증상으로, 가족력이 있으며 비교적 젊은 나이에 발생하고 예방이나 치료 방법이 거의 없다는 점이 비극으로 꼽힌다. 반면 환경적 요인에 의한 황반 이상은 주로 황반변성(macular degeneration)이라고 하는데 고도 근시, 노화, 흡연, 자외선 노출 등 유전자가 아닌 다른 소인에 의해 황반에 손상이 생기는 것을 말한다. 환경적 요인에 의한 황반변성 역시도 완전히 변성된 뒤에는 시력을 회복시키는 것은 거의 불가능하지만, 환경적 요인의 조절과 적절한 대응책으로 발병 시기와 진행 속도를 늦춰 실명이라는 최악의 상황에 도달하는 시간을 상당 시간－혹은 죽을 때까지－ 연장하는 것은 어느 정도 가능하다는 것이 중론이다. 그나마 다행인 것은 다수의 황반 이상은 후자에 속하기 때문에 우리 손에 쥔 패가 아주 없지는 않다는 것이다. 먼저 가장 제거하기 쉬운 물리적 유해 요인은 흡연과 자외선이다. 금연과 자외선 차단 기능이 든 선글라스의 착용으로 대부분 걸러낼 수 있기 때문이다. 하지만 환경 요인에 의한 황반변성 중 대부분을 차지하고 또 막기도 어려운 것이 바로 노화에 의한 황반변성, 즉 노인성 황반변성(age-related macular degeneration, ARMD)이다. 노인성 황반변성은 65살 이상 노인에게서 나타나는 실명의 가장 큰 원인이며, 선진국에서는 각막 이식술이나 인공수정체 삽입술의 발달로 각막 이상이나 백내장으로 인한 실명의 비율이 점차 줄어들고 있어 전체 실명자 중 노인성 황반변성으로 인한 실명 비율은 갈수록 높아지고 있다. 이름처럼 노인성 황반변성의 가장 큰 원인은 나이에 따른 노화로 50살이 기준이 된다. 물론 나이가 든다고 해서 모두 황반변성이 나타나는 것은 아니지만, 나이가 10살씩 많아질수록 노인성 황반변성이 나타날 가능성은 약 3.6배씩 높아진다. 마음의 눈 왜곡은 어찌 막아야 하나 황반변성의 유무를 간단하게 테스트할 수 있는 암슬러 격자. 안경이나 렌즈는 그대로 착용한 상태에서 한쪽 눈을 가리고 암슬러 격자의 가운데 검은 점에 시선을 고정하고 바라보았을 때, 선들이 휘어 보인다거나 각 칸의 크기가 일정하게 보이지 않는다거나, 군데군데 안 보는 곳이 있거나, 네 귀퉁이가 모두 보이지 않는 증상이 하나라도 있다면 안과를 찾아가 황반변성 검사를 받아보는 것이 좋다. 망막 질환은 진행을 늦출 수는 있지만, 이미 발생한 변성과 손상을 치료하는 것은 극히 어렵기 때문이다. 망막은 같은 면적의 뇌에 비해 평균적으로도 2배 이상의 에너지를 소모하는데, 특히나 빛이 집중되는 황반은 더욱더 많은 에너지를 요구한다. 많이 먹으면 많이 싸는 것이 생물체의 기본 법칙이듯, 신진대사가 활발해 영양소와 산소를 많이 필요로 한다는 것은 그만큼 이로 인한 노폐물도 많이 만들어진다는 뜻이다. 물론 우리의 몸은 이에 대비해 망막과 황반에서는 노폐물을 제거하는 특급 폐기물 수거 시스템을 갖춰 놓았지만, 나이가 들어갈수록 이들 수거 시스템이 점차 삐걱거리는 현상이 나타나게 된다. 그러면 노폐물이 제대로 수거되어 폐기되지 못하고 황반과 그 주변의 망막에 황갈색의 망막 폐기물 덩어리인 드루젠(drugen)이 나타나게 된다. 드루젠의 출현은 나이가 들면 나타나는 자연스러운 현상이므로 드루젠이 존재한다는 것 자체가 시력에 영향을 미치는 것은 아니지만, 드루젠의 크기가 커지면 커질수록 망막의 일부가 쭈그러들어 위축되거나 망막 아래 맥락막에 물이나 피가 차서 부풀어 오르는 합병증이 나타날 위험이 커진다. 일정하고 고른 두께를 유지해야 하는 망막이 위축되거나 부풀어 오르면 당연히 이곳에 맺히는 상도 찌그러지거나 구부러지기 마련이다. 따라서 물체의 직선이 구부러져 보이거나 시야 전체가 아니라 군데군데가 희미하게 안 보이는 현상은 황반변성의 일차적인 자가증상으로 꼽힌다.
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이은희 과학 작가 |