항상성이란 생리학의 핵심 구성 원리

항상성이라는 용어는 많이들 들어봤을 것이다. 하지만 정확히 어떤 것인지 어떻게 우리 몸을 조절하는 데에 영향을 주고 관여하는지에 대해서 오늘 살펴볼 것이다. 

인체의 세포는 생존을 위해 서로 의지한다. 세포를 신체로부터 분리하면 보통 짧은 시간 안에 죽는다. 과학자들은 배지에서 인간의 세포가 좀 더 오래 생명을 유지하는 기작을 연구해 왔지만, 결국 세포가 죽어감에 따라 끊임없이 새로운 세포로 대체할 필요가 있다는 사실을 발견하게 되었다. 기술의 발전에도 불구하고 과학은 아직 생명을 유지하는데 필요한 인체 내의 조건을 재현해내지 못하고 있다. 

인간의 세포가 이렇게 변화하는 환경에 민감하다면 인간의 몸은 어떻게 해서 극단적인변화를 견뎌낼까? 어쨌든 인간은 열대 지방처럼 아주 더운 기후로부터 상당히 추운 기후에 이르기까지 다양한 지여겡서 살 수 있다. 그리고 산소가 풍부한 해수면 근처의 고도에서도 살 수 있는가 하면 대기 중 산소 농도가 상대적으로 낮은 고산지대에서도 생존한다. 인간은 또한 건조한 사막지대에서도 살 수 있고 열대우림의 극심한 습기 속에서도 산다. 인간의 몸은 어떻게 이렇게 다양한 환경에 적응할까? 인체는 외부 환경에서 발생하는 여러 가지 변화에도 불구하고 외부 환경의 조건을 비교적 변하지 않는 상태로 유지하는 모든 종류의 조절 기작을 갖추고 있다. 내부 환경이 이렇게 변하지 않는 상태를 유지하는 성질을 항상성이라고 한다. 내부 환경이 일정하게 유지되도록 조절된다는 말은 정상 조건하에서는 세포외액의 조성, 온도, 양이 크게 변하지 않는다는 뜻이다. 세포외액의 온도는 보통 37도씨로 유지되며 여러 가지 용질의 농도도 비교적 일정하게 유지된다. 이렇게 일정하게 유지하는 능력은 중요하다. 왜냐하면 인체는 외부 환경 또는 인체 자체로부터 기인하는 여러 가지 변화, 즉 충격을 줄 수 있는 변화에 끊임없이 직면하기 때문이다. 예를 들어 주변 환경이 따뜻해지거나 운동을 하면 체온이 오른다. 체온이 올라가면 체온을 낮추는 방향으로 작동하는 조절 기작이 활동을 시작하여 체온을 정상적으로 끌어내린다. 생리학을 공부하다 보면 알겠지만 인체는 오직 서로 다른 여러 기관 상호 간의 협력에 의존해서만 일정한 조건을 유지할 수 있다. 

항상성 조절 기작이 내부환경의 변화에 저항하는 방향으로 작동하기는 하지만 모든 조절 시스템은 질병이나 상처에 의해 손상을 받지 않고 정상적으로 작동하고 있다 하더라도 한계가 있을 수 있다. 예를 들어 체온은 주변 환경의 온도가 너무 극단적이 아닌 상태에서만, 그리고 조절 시스템에 가해지는 스트레스가 너무 크지 않을 때만 정상 체온에 가깝게 유지된다. 그러나 극심한 운동 혹은 극도의 고온 환경에 노출되면 체온이 걷잡을 수 없이 올라가 생명을 위협하는 상황에 까지 이를 수 있다. 사실 어떤 시스템이든 항상성 유지에 실패하면 궁극적으로 질병의 징후와 증상이 나타나기 시작한다. 왜냐하면 이러한 상태는 기관계의 기능에 악영향을 미치기 때문이다.