생물학

간과 대사 조절

clarajournal 2025. 4. 30. 10:36

 

간과 대사 조절: 생화학의 중심에서 생리적 항상성을 유지하다

우리 몸은 정교한 생화학 공장입니다. 매 순간 수많은 분자들이 합성되고 분해되며, 생명을 유지하기 위한 에너지 흐름이 멈추지 않고 흐릅니다. 이 에너지의 중심 허브이자 조율자가 바로 간(liver)입니다. 간은 단순히 해독을 담당하는 장기가 아닙니다. 인체의 에너지 설계를 주도하고, 필요에 따라 연료를 바꾸며, 생존 전략을 유연하게 조정하는 '대사 오케스트라의 지휘자'입니다. 이 글에서는 간의 구조와 대사 기전, 그리고 우리가 자주 놓치는 간의 진짜 역할을 생리학적으로 깊이 있게 탐구해보고자 합니다.

1. 간의 구조와 이중 혈류 시스템: 왜 간은 특별한가?

간은 체중의 약 2%를 차지하는 거대한 기관입니다. 해부학적으로 우엽과 좌엽으로 나뉘며, 내부는 수많은 육각형 모양의 소엽(lobule)들로 구성되어 있습니다. 그런데 간이 진정으로 특별한 이유는 바로 혈류 공급 방식에 있습니다. 대부분의 장기는 산소를 받는 동맥만을 가지지만, 간은 두 개의 '입구'를 가집니다.

 

  • 문맥(portal vein): 장에서 흡수된 영양소가 풍부한 혈액을 공급합니다. 전체 유입 혈류의 약 75%를 차지합니다.
  • 간동맥(hepatic artery): 산소가 풍부한 혈액을 공급합니다. 약 25%를 차지합니다.

 

이 두 혈류는 소엽의 가장자리에 위치한 문맥삼 triad을 통해 유입되어, 간세포(hepatocyte) 사이를 흐르며 정교하게 걸러지고 처리됩니다. 이 흐름은 단순한 물리적 순환이 아니라, "생화학 정보"를 간세포로 전달하는 경로입니다. 간은 이 정보를 읽고, 우리 몸이 무엇을 원하는지 판단한 뒤 대사를 결정합니다.

2. 탄수화물 대사: 간은 혈당의 조율자입니다

포도당은 뇌와 적혈구 같은 조직에 필수적인 에너지원입니다. 간은 혈당을 너무 높지도, 낮지도 않게 유지하는 '당 조절의 마에스트로'입니다.

 

  • 글리코겐 저장과 방출: 식후 인슐린 자극 하에서 포도당은 글리코겐 형태로 저장됩니다. 반대로 공복 시에는 글루카곤과 에피네프린 자극에 의해 글리코겐이 분해되어 포도당이 방출됩니다. 이 과정은 간이 혈중 포도당을 직접 높일 수 있다는 점에서 근육과 차별화됩니다.
  • 신생합성(Gluconeogenesis): 공복이 길어질수록 간은 젖산, 아미노산, 글리세롤을 이용해 새로운 포도당을 만듭니다. 이는 일종의 "에너지 프린터" 기능이라 볼 수 있습니다.

 

간은 마치 자동 온도 조절기처럼, 혈당이 조금만 흔들려도 즉각 반응해 조절에 나섭니다. 이 시스템이 무너지면 당뇨병과 같은 대사질환이 발생합니다.

3. 지질 대사: 에너지 저장과 운반

에너지의 전략적 전환소 지방 대사는 단순히 에너지를 저장하거나 사용하는 것을 넘어서, 간의 전략적 사고가 반영되는 영역입니다.

 

  • 합성: 식후 잉여 탄수화물은 아세틸-CoA로 전환되어 지방산 합성에 이용됩니다. 이 지방산은 중성지방으로 전환되어 간 내 저장되거나 VLDL 형태로 혈중으로 방출됩니다.
  • 산화 및 케톤체 생성: 공복이나 기아 상태에서는 지방산이 베타 산화되어 ATP를 생산합니다. 동시에 과잉의 아세틸-CoA는 케톤체로 전환되어, 뇌와 근육의 대체 에너지원으로 사용됩니다.

 

이러한 전환은 단순한 효소 작용이 아니라, 인슐린/글루카곤 비율과 같은 정밀한 신호에 따라 조율됩니다. 간은 상황에 따라 에너지 전략을 전환하는 유연한 사령부와 같습니다.

4. 단백질 대사: 해독과 합성의 장

  • 요소 회로(Urea Cycle): 단백질 대사에서 생기는 암모니아는 독성이 강합니다. 간은 이를 요소로 전환하여 배설 가능한 형태로 만듭니다. 이는 생물학적으로 매우 중요한 '독성 중화 시스템'입니다.
  • 단백질 합성: 알부민, 응고인자, 운반 단백질 등 생존에 필수적인 단백질은 대부분 간에서 합성됩니다. 간은 생명 유지 시스템의 기초 설계자 역할을 합니다.

5. 간의 해독 및 저장 기능

'간세포'는 생화학 실험실이다 간은 환경 독소, 약물, 호르몬 대사산물 등을 해독합니다. 이 과정은 다음의 두 단계로 진행됩니다.

 

  • 1단계: 산화, 환원, 가수분해 (주로 사이토크롬 P450 계열)
  • 2단계: 포합(conjugation)을 통해 수용성을 높인 뒤, 담즙이나 소변으로 배설

 

또한 간은 철, 구리, 비타민 A, D, E, K 등을 저장합니다. 흥미로운 점은 이러한 저장 기능이 단순 보관이 아니라, 항상성 유지에 적극적으로 활용된다는 것입니다. 예컨대, 비타민 A는 면역계와 밀접하게 연결되어 있으며, 간의 저장량이 감소하면 면역 저하가 동반됩니다.

6. 호르몬에 의한 간 대사 조절

인체 내 '메타 대사 관리자' 간은 인슐린, 글루카곤, 코르티솔, 에피네프린 등 다양한 호르몬의 영향을 받아 대사 전략을 바꿉니다. 

인슐린 글리코겐/지방 합성 촉진, 포도당 흡수 증가 억제 효과
글루카곤 억제 효과 글리코겐 분해, 포도당 신생합성 촉진
에피네프린 간접적 영향 (스트레스 상황 대응) 글리코겐 분해, 지질 분해
코르티솔 단백질 분해 촉진, 포도당 신생합성 증가 지속적인 스트레스 시 대사 불균형 유발 가능

 

이러한 호르몬 조절 메커니즘은 음성 피드백 시스템에 기반해 항상성을 유지하도록 설계되어 있습니다.

7. 간은 면역 기관이기도 하다: '침입자에 대한 생화학적 응답'

많은 이들이 간을 해독 기관으로만 알고 있지만, 간은 면역계에서도 핵심 역할을 합니다. 쿠퍼세포(Kupffer cell)라 불리는 대식세포는 혈류 내 침입자(세균, 바이러스, LPS 등)를 감지하고 제거합니다. 이는 간이 단순히 영양 대사를 넘어서, 면역-대사 통합 허브임을 의미합니다.

마치며: 

간은 단순한 해독 기관을 넘어, 에너지 대사와 체내 항상성 유지에 있어 중심적인 역할을 수행하는 생화학의 중심지다. 탄수화물, 지방, 단백질 대사의 조절자이자 호르몬 반응의 매개자이며, 여기에 면역과 혈액 저장이라는 역할까지 담당한다. 이처럼 간은 생명을 유지하기 위한 복합적인 기능들을 조율하며 정교한 생리적 균형을 유지한다.

하지만 우리 몸의 항상성은 간만으로 유지되지 않는다. 체액의 양과 삼투압, 전해질 농도 조절 같은 세밀한 조절은 신장이라는 또 하나의 핵심 기관에 의해 이루어진다.

 

다음 주제에서는 이러한 신장의 구조와 기능, 특히 삼투조절을 통해 수분과 전해질 균형을 유지하는 원리에 대해 깊이 있게 살펴보며, 생리학적 항상성이 어떻게 다중 기관의 협력으로 유지되는지를 탐구할 예정이다.