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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컴퓨터 앞에 오래 앉아 있으며 허리도 아프고 온몸이 찌뿌등해진다고 고통을 호소하는 분들이 많으신데요. 최근 중국 대학 병원 비뇨기과의 연구에 따르면 컴퓨터 게임을 오래 즐기는 습관이 발기부전의 위험성과 관계가 커진다고 합니다. 컴퓨터의 바른 사용법이 더욱 중요해진 것! 올봄 남성의학회지(Andrology)에 컴퓨터에 많은 시간을 보내는 것은 남성의 발기부전 위험 증가와 관련이 있을 수 있다는 중국 상하이 창하이 병원 비뇨기과 연구팀의 논문이 실려서 국내에서도 세간의 관심이 쏠린 적이 있었습니다. 무려 200,000명 이상의 남성을 대상으로 한 연구에 따르면 컴퓨터를 1.2시간 더 사용할 때마다 발기부전을 경험할 가능성이 3.57배 증가하는 것으로 나타났다고 하는데요. 이 남성들은 여가 시간에 컴퓨터를 사용하는 유전적 경향이 더 강한 것으로 나타났습니다. 그리고 여가를 위해 장기간 컴퓨터를 사용하는 것은 남성의 정자 생성을 자극하는 난포 자극 호르몬의 수치가 낮아지는 것과 관련이 있는 것으로 밝혀졌죠. 이번 연구 보고서의 저자들은 “본 연구에서는 컴퓨터 사용으로 인한 발기부전의 구체적인 기전이 명확히 밝혀지지 않았지만, 앉아 있는 행동이 발기 기능에 미치는 피해는 분명해 보여 대중의 관심을 끌 필요가 있다”라고 주장했는데요. 예전부터 컴퓨터 앞에 오래 앉아 있으면 허리도 아프고 온몸이 찌뿌등해지면서 오래 앉아 있을 수가 없다고 고통을 호소하는 분들이 많았습니다. 예를 들어 목 디스크, 허리 디스크와 같은 디스크 질환이나 하지정맥류 같은 다리의 혈액순환 장애를 호소하는 분들이 많았죠. 그런데 이번 연구 결과 논문은 컴퓨터를 오래 사용하면 뇌하수체에서 생성되는 난포자극호르몬(FSH) 수치가 낮아지는 것과 관련이 있다는 것을 밝힌 것에 의의가 있습니다. 여기서 난포자극호르몬(FSH)이란 뇌하수체에서 합성, 분비되는 호르몬입니다. 여성에서 난포자극호르몬은 생리주기의 난포기 중 난소 내 여포를 자극하고 성장을 촉진시키는 역할을 합니다. 남성의 경우 고환의 정자 생산을 자극하고요. 즉 테스토스테론과 함께 난포자극호르몬(FSH)는 남성의 정자 생산을 촉진하는 역할을 하는데, 이것이 오랫동안 PC 앞에 앉아 있으면 발기부전이 발생할 수 있다는 원리입니다. 또한 난포자극호르몬(FSH) 수치가 낮으면 성욕 감소, 불임, 무기력 등의 증상이 나타날 수 있습니다. 특히 PC 모니터에서 나오는 비이온화 전자파는 남성의 정자 수나 운동성을 감소시킬 수 있으므로, 생식기능 저하의 원인이 될 수 있죠. 따라서 비이온화 전자파에 노출을 피하려면, 스마트폰이나 노트북을 허리나 허벅지에 놓지 않고, 속옷이나 바지에 금속이 들어간 것을 가급적 피하는 생활 습관이 좋습니다. 이번 연구에 참여한 비뇨기과 의사들에 따르면 이 같은 성적 무력감은 운동 등 적당한 신체 활동으로 극복할 수 있다고 하는데요. 일단 전자파의 노출 위험을 예방하려면, 전자파의 강도는 거리의 제곱에 반비례하므로, 전자파 발생원과의 거리를 늘리면 전자파의 영향을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 스마트폰이나 컴퓨터를 사용할 때는 가능한 멀리 떨어져서 사용하는 것이 좋고요. 또한 전자파를 차단하거나 흡수하는 기능을 가진 제품을 사용하면 전자파의 영향을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 스마트폰이나 컴퓨터를 사용할 때는 전자파 차단 스티커나 케이스, 안경, 모니터 필터 등을 사용하는 거죠. 마지막으로 전자파에 노출되는 시간을 줄이면 전자파의 영향을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 스마트폰이나 컴퓨터를 사용할 때는 한 번에 오래 사용하지 않고, 적절한 휴식을 취하고, 수면 전에는 사용하지 않도록 합니다. 이제 건강한 성생활을 즐기려면, 컴퓨터 게임에 푹 빠지는 습관은 자제해야 한다는 사실, 다들 공감하셨으리라 믿습니다. 물론 원활한 혈액순환이 발기부전 예방의 첫 번째 조건이므로, 컴퓨터 사용 틈틈이 가벼운 스트레칭이나 체조는 필수!
호르몬이 강할 때, 정자를 냉동하라!

요즘은 남성들이 비뇨기과를 방문하는 것이 자연스러운데요. 미래에 태어날 2세를 위한 준비 또한 미리미리 하는 분위기입니다. 정기적으로 남성 호르몬 수치를 검사한다거나, 정자 검사는 기본이고, 만족스러운 결과가 아니라면 정자 냉동 또한 보험처럼 챙겨야 하죠. 정자 냉동을 해본 경험이 있는 가수 이상민은 정자 냉동의 좋은 점으로 심리적인 편안함을 꼽았는데요. 이상민의 남성 호르몬 수치는 2.88로 간신히 정상 범위이지만 정자 활동성이 정상 수치인 42%에서 한참 떨어진 10%대로 나와 다시 정자 냉동을 신청했습니다. 참고로 남성 호르몬의 정상 범위는 2.4~8.3이며, 정자 운동성은 42% 이상, 정상 정자 비율은 4% 이상입니다. 난임 원인의 40%는 남성에게 있다는 조사 결과가 있는데요, 국민건강보험공단이 국회에 제출한 자료를 보면 난임 남성은 2018년 대비 2022년에는 11만 2146명으로 10% 이상 꾸준히 증가하고 있습니다. 무정자증, 정자 부족증 등 남성 불임이 가장 많이 증가한 원인으로 꼽히며, 이 역시 5년 만에 9.4%가 늘었다고 합니다. 정자 냉동은 생식기능 약화, 갑작스러운 질병, 항암 방사선 치료 같은 건강상의 원인도 있지만 최근에는 계획 임신, 장거리 거주, 전쟁, 성전환 등의 사회적 이유로 수요가 빠르게 증가하고 있습니다. 정자 냉동을 하면 가장 걱정되는 게 신선한 정자보다 질이 떨어지는 것이 아닐까 하는 점인데요, 전문가들은 오랜 시간이 지나도 냉동한 정자와 바로 채취한 정자가 생존 능력이나 활동성, DNA에서 큰 차이가 없다고 합니다. 정자 냉동의 목적이 가임력 보전인 만큼 인공수정이나 시험관 같은 시술을 하는 데 사용하는데요, 본인 및 법적 배우자를 대상으로 시술이 가능합니다. 한번 채취할 때 한번 시술이 가능한 한 병만큼 채취하며 추가로 보관할 양은 본인이 원하는 만큼 할 수 있고, 한번 얼리면 원할 때까지 장기간 보관할 수 있습니다. 보관 기간에 구애받지 않아 실제로 수십 년간 저장해온 냉동 정자로 임신에 성공한 사례도 보고되었습니다. 정자 냉동을 계획하고 있다면 정자는 3달 전에 미리 만들어두었다가 몸 밖으로 배출되기 때문에 병원 방문 3달 전부터 음주나, 흡연을 피하고 좋은 컨디션을 유지해야 합니다. 정자 냉동의 과정은 먼저 자위를 통해 몸 밖에 배출된 정액을 채취한 후 정자 수, 운동성, 형태를 분석해 정상적이고 활동성이 높은 정자를 분리해 배양액에 넣습니다. 이후 동결 억제제를 넣고 질소탱크에서 순간 냉동을 시킨 후 영하 190도 이하의 액체 질소로 옮겨 장시간 보관하게 됩니다. 비용은 기관마다, 개인에 따라 차이가 있으며 시술 비용은 1회 30~60만 원 선이며 보관 비용은 1년에 20만 원 내외입니다. 보건복지부는 저출산 대책의 일환으로 16개 시도와 함께 가임력 검사 비용을 지원하고 있는데요. 남성은 정액 검사에 5만 원을 지원하며 난임 시술, 난자·정자 보존 등 가임력 보존 계획도 세워줍니다. 정자 냉동은 생식력을 보존하고자 하는 남성들의 고민을 단번에 해결해 주는 훌륭한 옵션인데요, 수십 년 후에도 냉동된 정자로 임신을 할 수 있다는 점은 든든하기까지 합니다. 중년 이후라도 언제든지 아빠가 될 수 있으니까요.
트럼프, 미성년 모델들과 마약 섹스파티 의혹

미국 공화당 대통령 후보 도널드 트럼프가 플라자호텔을 소유하고 있던 시절에 15세 미성년 모델들이 참석한 가운데 코카인 등으로 얼룩진 난잡한 섹스파티를 수차례 열었다는 폭로가 나왔다. 남자 모델과 패션 사진작가 등 2명은 당시 맨해튼에 있는 플라자호텔의 호화로운 스위트룸에서 섹스파티가 열렸으며 젊은 여자들을 옆에 낀 남자들과 섹스, 엄청난 양의 코카인, 최고급 술 등으로 어지러웠다고 주장했다, 트럼프는 1988년부터 1995년 사이에 플라자 호텔을 소유했으며, 당시 두 번째 부인인 배우 말라 메이플스와 재혼한 상태였다. 폭로자들은 트럼프가 섹스파티에서 코카인을 흡입한 적은 없었으나 ‘미친 듯이 섹스’했으며 자신이 싫어하는 담배를 못 피우게 했다고 말했다. 당시 파티 준비를 도왔다는 남자 모델 앤디 루체시는 자신의 주장을 확인하기 위해 나타났으나, 파티에 참선했던 모델들의 나이에 관한 질문에 대해 “나이를 물어본 적이 없고 파티에 참여했을 뿐”이라며 모호하게 답변했다. 또 이름을 밝히지 않은 뉴욕의 한 패션 사진작가는 트럼프가 호텔의 코너 스위트룸을 차지하고 섹스파티를 주재했으며, 부유하고 나이 많은 친구들을 위해 15세의 미성년 모델들을 파티에 불렀다고 주장했다. 그는 “트럼프가 이 방 저 방 옮겨 다녔으며, 여러 여성과 돌아다녔고 미친 듯 섹스를 했다”며 “남자들이 여자 모델들을 유혹하기 위해 그들에게 돈과 마약을 던지는 드라마 같은 일들도 발생했다”고 말했다.
세계 최대 음경 박물관, 아이슬란드 명소로 부상

아이슬란드 음경박물관이 레이캬비크에서 가장 인기 있는 명소로 떠오르고 있다고 영국 일간 데일리메일이 16일 보도했다. 1997년 문을 연 아이슬란드 음경 박물관은 고래 등 동물들의 표본 62개와 함께 장난삼아 시작했으나, 현재는 93종 286개 표본을 소장하고 있다. 조명을 갖춘 박물관 내부의 대형 룸에는 고래를 비롯해 곰, 물개, 고양이, 쥐 등 포유동물의 모든 형태와 크기의 음경 및 음경 부위가 배치됐다. 박물관에는 생식기를 주제로 한 유물과 쟁반, 토템 기둥, 전화 등도 전시돼 있다. 이곳에서 가장 유명한 표본은 약 1.7m, 무게 약 75kg에 달하는 향유고래 음경이다. 큰 유리 케이스 안에 포름알데히드로 보존돼있다. 이곳의 다른 전시물들은 포름 알데히드에 담겨져 있거나 말려져 벽에 걸려있다. 이 박물관은 인간의 음경을 전시하는 곳으로도 유명하다. 레이캬비크 인근 마을의 관광노동자였던 폴 아르아손이라는 노인이 96세로 사망한 후 자신의 성기를 기증한 것. 아르아손의 음경은 전문의의 감독 아래 시신에서 적출돼 이곳에 전시돼있다. 박물관을 설립한 시구르두르 흐자르타손 관장은 "누군가는 해야되는 일이라고 생각했다"고 말하고 "에로티시즘을 위한 것이 아니라 교육적인 목적으로 박물관 세운 것"이라고 설립 취지를 설명했다. 이 박물관의 관광객 대부분은 외국인들이며, 60% 이상이 여성이다.

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