체온에 대한 상식
체온에 대한 문제 전에 먼저 퀴즈 하나 내볼께요. 사람의 정상 체온은 몇 도일까요? 쉬운 문제였죠. 맞습니다. 사람의 정상 체온은 36.5℃ 정도 됩니다. 사람에 따라서 이보다 1℃ 정도 높거나 낮을수도 있지만 대략 36.5℃ 정도입니다. 이번엔 쉬웠으니까 좀 어려운 문제입니다. 사람의 체온을 조절하는 역할은 어디서 할까요?
답은 뇌에 있는 시상하부입니다. 시상하부는 사람의 두 눈 사이 미간의 뒤쪽 깊숙한 곳에 있는 아몬드만한 크기의 작은 부위인데요, 이 곳에는 체온조절중추가 있어 늘 우리 몸의 체온이 일정하게 유지되도록 조정합니다. 쉽게 말하면 시상하부는 보일러의 온도조절장치와 비슷한 역할을 합니다. 보일러의 온도 조절장치를 24℃로 맞춰놓으면, 이보다 기온이 낮으면 보일러가 가동되고 반대로 이보다 기온이 높으면 보일러가 저절로 꺼져서 실내온도는 항상 일정수준으로 유지되는 것처럼 우리 뇌에 존재하는 시상하부의 온도조절중추도 마찬가지로 작동해 체온을 일정하게 유지시키지요. 그래서 시상하부에 이상이 생기면 체온이 급격히 변하는데요, 시상하부 앞쪽이 고장나면 체온이 올라가는 고체온증이 나타나고, 시상하부 뒤쪽이 고장나면 체온이 떨어지는 저체온증이 나타나게 됩니다. 그런데 사람의 몸은 체온 변화에 매우 예민하게 작용해서 보통 체온이 35℃ 이하로 떨어지거나 38℃ 이상으로 올라가면 신체에 이상이 오게 되고, 32℃ 이하로 떨어지거나 43℃ 이상으로 올라가면 생명을 잃을 수도 있습니다. 그래서 우리의 몸은 조금이라도 더워지면 땀을 흘려 체열을 발산하고, 조금이라도 추워지면 몸을 덜덜 떨고 모세혈관을 수축시켜 열을 저장하려고 합니다.
체온 조절의 중요성
우리 몸이 기본적으로 단백질로 이루어져 있습니다. 그 중에서도 신체의 유지와 활동에 필요한 수많은 효소 단백질들은 특히나 온도에 민감하게 반응합니다.효소란 물질대사과정에서 일어나는 생화학 반응을 촉매하는 물질로, 생명체의 몸 속에서 일어나는 거의 모든 화학반응을 조절하지요. 우리가 음식을 먹고 소화시키고, 이를 이용해 에너지를 얻으며, 지방을 저장하고 색소를 만들어내는 모든 과정이 효소에 의해 매개되는 과정입니다. 그런데 인간의 효소는 인체의 정상 체온인 36.5℃에서 가장 활성화되며, 온도가 이보다 단 몇 ℃만 높아지거나 낮아져도 형태가 변형되어 제 기능을 수행하지 못합니다. 마치 상온에서는 액체 상태였던 달걀을 끓이면 고체로 변해 물성이 바뀌는 것과 마찬가지지요. 따라서 체온의 유지는 항온동물의 생명 유지를 위한 가장 기본적인 전제가 됩니다.
질병과 체온의 연관성
이유는 병원균의 퇴치 때문입니다. 일반적으로 지구상의 기온은 인체의 체온보다는 낮은 편입니다. 그래서 질병을 일으키는 세균이나 바이러스들도 대부분 33~35도 사이에서 가장 활성이 높습니다. 그래서 병원균이 몸에 침투하면 우리 몸에서는 일차적으로 이들의 활성을 저하시키고자 체온을 높입니다. 병원균들도 기본적으로 단백질로 구성되기 때문에 온도가 높아지면, 이들의 활성이 떨어질 수 밖에 없지요. 그리고 체온을 높이게 되면 이 것이 신호가 되어 체내의 면역세포들은 오히려 활성화됩니다. 따라서 약간의 미열은 오히려 신체의 면역 매커니즘이 제대로 작용하고 있다는 증거가 될 수도 있습니다. 하지만 39도 이상의 고열이 나거나 열이 떨어지지 않고 지속된다면 병원균의 저항 정도가 생각보다 훨씬 심각하다는 뜻이기 때문에 바로 병원을 찾아 조치를 받는 것이 좋겠지요.
인간 체온의 형성과정
사실 이 문제는 아주 오래전부터 과학자들을 괴롭혀 온 난제였습니다. 사람의 몸은 늘 따뜻하지만, 사람의 몸을 아무리 구석구석 살펴봐도 열을 내는 기관 같은 건 따로 존재하지 않으니까요. 실제로 육안으로는 아무리 꼼꼼히 인체를 살펴봐도 열을 내는 곳을 찾을 수는 없습니다. 그래서 옛사람들은 사람의 체온이 마찰의 결과라 생각했습니다. 사람의 혈액은 약 5리터 정도에 불과하지만, 사람의 심장은 24시간 동안 약 10만번 박동하기 때문에 혈액은 하루에 2만번 정도 혈관을 따라 온 몸을 순환하는 셈입니다. 그러니 혈액은 끊임없이 혈관과 마찰을 할 수 밖에 없고, 물질이 마찰하면 열이 나니 그 것이 체온을 유지하는 근원이 된다고 생각했지요. 얼핏 보면 그럴 듯 합니다. 이 논리에 따르면 혈액이 순환하는 사람의 몸은 따듯하고, 혈액이 순환하지 않으면 몸이 차가워져야 합니다. 실제로 혈액이 순환하면 살아 있는 사람의 몸은 매우 따뜻하고, 혈액이 순환하지 않은 죽은 이의 몸은 차갑기 때문에 이 설명이 그럴 듯 해 보였습니다. 그래서 예전에는 갑작스레 고열이 나면, 몸에 피가 너무 많아서 그렇다고 생각해 피를 뽑는 사혈 요법을 실시하는 경우도 있었다고 합니다.
하지만 정말로 혈액이 순환해서 열이 만들어지는 걸까요? 사실 이 주장은 조금만 생각해봐도 논리적 허점을 찾아낼 수 있습니다. 혈액이 순환해서 몸이 더워지는 것이라면 혈액이 흐르는 모든 동물들의 몸이 따뜻하고 체온이 유지되어야 하지만, 세상에는 그렇지 않은 동물들이 더 많습니다. 물고기, 개구리, 뱀, 거북이 같은 어류, 양서류, 파충류는 피가 돌아도 몸이 덥지 않거든요. 사실 외부의 기온과 상관없이 몸이 따듯한 것은 사람을 포함한 포유류와 조류 뿐입니다. 이들이 체온을 유지할 수 있는 것은 세포 속에 존재하는 UCP 단백질 덕분입니다. UCP 단백질은 일종의 세포내 보일러로 에너지를 소모해 열을 만들어내는 역할을 하지요. 그러니까 우리 몸의 열 생성 기관은 세포마다 모두 들어 있는 셈입니다.
UCP는 세포 내에 들어 있기 때문에, 격한 운동을 하고 나면 열이 나게 됩니다. 격한 운동을 하게 되면 근육세포가 많은 일을 하게 되고 그만큼 많은 에너지를 사용해 세포내 대사작용이 활발해지게 됩니다. 세포내 대사작용이 활발해지면, 그에 비례해 UCP도 활발하게 작용하고 그래서 열이 더 발생하는 것이죠.. 그래서 운동 중과 운동을 끝낸 직후에는 건강한 사람이라도 체온이 일시적으로 38~39℃까지 올라가곤 합니다. 하지만 이는 어디까지나 일시적인 것으로 우리 몸은 빠른 시간 내 열의 방출량을 늘려 체온을 정상 수치로 유지하고자 합니다. 따라서 이때부터 열 발산 시스템이 작동하게 되는데, 피부 쪽의 혈관을 확장시켜 체열의 발산을 촉진시키고 땀을 내서 증발열을 통해 체온을 낯추려고 하지요.
이렇게 각 세포마다 UCP가 존재해 열을 만들어내지만, 인간의 신체 전체를 놓고 본다면 체열의 70%는 몸 중심부에서, 나머지 30%는 피부와 말단부에서 생성되어 열의 불균형이 존재합니다. 따라서 우리 몸은 혈액 순환을 통해 체내외의 체온 차이를 줄이는데, 따뜻해진 동맥피는 말단 쪽으로, 차가워진 정맥피는 심장 쪽으로 순환하여 체온의 차이를 상쇄시키지요. 겨울철에 추위에 노출되면 손가락, 발가락이 가장 먼저 동상의 피해를 입는 것은 신체의 중심에서 가장 멀리 떨어져 있기에 따뜻한 피가 도달하기 어려운 곳인데다가 자체적으로 생산되는 열의 양도 적기 때문입니다.
우리의 체온을 유지하는 36.5도라는 숫자 속에는 이렇듯 많은 비밀들이 숨어 있습니다. 추운 겨울, 온기 잃지 말고 건강하게 나기를 바래봅니다.