성 발달을 자극하는 호르몬

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후버만 랩 에센셜스에 오신 것을 환영합니다. 이곳에서는 정신 건강, 신체 건강, 그리고 퍼포먼스를 위한 가장 강력하고 실행 가능한 과학 기반 도구들을 제공하기 위해 지난 에피소드를 다시 살펴봅니다. 저는 앤드류 후버만이고, 스탠포드 의과대학에서 신경생물학과 안과학 교수로 재직 중입니다. 이 팟캐스트는 제가 스탠포드에서 수행하는 강의 및 연구 활동과는 별개로 진행됩니다.

오늘은 호르몬에 대해 탐구해보려고 합니다. 호르몬이란 무엇이며, 어떻게 작용하는지, 그리고 뇌와 신체가 남성화 또는 여성화되는 원인이 무엇인지를 알아보겠습니다. 오늘 우리가 하려는 것은 바로 생물학, 생리학, 내분비학, 그리고 행동을 중심으로 호르몬의 역할을 파헤치는 것입니다. 기본적으로 호르몬은 몸의 한 부위에서 분비되는 물질, 즉 화학물질로 정의되는데, 이는 일반적으로 우리가 ‘샘’이라고 부르는 기관에서 나옵니다. 물론 신경세포에서도 분비될 수 있지만, 주로 샘에서 분비되어 그 샘 자체는 물론 다른 장기와 조직에도 영향을 미칩니다. 이러한 특성 때문에 호르몬은 보다 국소적으로 작용하는 신경전달물질과 구분됩니다. 호르몬을 생산하는 조직의 예로는 갑상선, 고환, 난소 등이 있으며, 물론 시상하부와 뇌하수체처럼 서로 밀접하게 연관되어 다른 호르몬의 분비를 촉진하는 뇌의 영역들도 있습니다.

그럼 이제 발달 과정부터 시작해보겠습니다. 정자와 난자가 만나는 순간, 즉 포유류의 생식 과정에서 정자와 난자가 만나는 순간 이후의 모든 일들은 다음 에피소드에서 다루도록 하겠습니다. 여기서는 정자와 난자가 만나는 순간, 즉 포유류 생식의 시작을 이야기합니다. 난자는 분열하여 스스로를 복제하며, 세포 수를 늘려 갑니다. 그 과정에서 일부 세포는 피부가 되고, 일부는 뇌가 되고, 또 다른 세포들은 근육이나 손가락 등, 신체와 두뇌를 구성하는 모든 요소로 발전하게 됩니다.

또한, 어머니와 발달 중인 아기, 즉 태아로부터 분비되는 호르몬들이 존재하는데, 이 호르몬들은 뇌가 ‘조직화된’ 남성적 혹은 여성적 형태로 발달할지를 결정짓는 데 영향을 미칩니다. 이때, 문화적 또는 심리적 의미에서의 남성화와 여성화라는 개념은 배제하고, 오직 생물학적인 측면에만 집중하길 바랍니다. 일반적으로 사람은 두 개의 X 염색체를 가지고 있으면 전통적으로 여자로 분류되며, X 염색체와 Y 염색체를 가지고 있으면 남자로 분류됩니다. 물론 항상 그런 것만은 아니어서, XXY처럼 두 개의 X 염색체와 한 개의 Y 염색체를 가진 경우나, XYY처럼 두 개의 Y 염색체를 가진 경우도 있으며, 이들은 중요한 생물학적 및 심리적 영향을 미칩니다.

우리가 먼저 확립해야 할 것은 바로 ‘염색체 성’입니다. 즉, 두 개의 X 염색체를 갖는지, 아니면 X와 Y 염색체를 갖는지를 기준으로 하는 것입니다. 그 다음 단계로, 성을 구분하는 것은 바로 ‘생식선 성’인데, 일반적으로 고환이 있으면 남성, 난소가 있으면 여성으로 분류하지만 항상 그런 것만은 아닙니다. 이 염색체 성에서 생식선 성으로 전환되는 과정을 함께 살펴보겠습니다. 이는 우리가 모두 어느 정도 겪게 되는 흥미로운 과정입니다.

우리가 보통 태아의 남성화를 촉진한다고 생각하는 XY 염색체의 경우, Y 염색체에는 특정 유전자들이 있어 여성 생식 기관의 형성을 억제하는 역할을 합니다. 예를 들어, Y 염색체에는 ‘뮬란 억제 호르몬’을 암호화하는 유전자가 있습니다. 즉, Y 염색체에 의해 프로그램된 호르몬이 존재하여, 여성 생식기관의 중요한 부분인 뮬리안관의 형성을 억제합니다. 이는 이미 Y 염색체와 생식선 사이의 전환이 진행 중임을 보여주는 중요한 단서이며, Y 염색체에 있는 다른 유전자들이 고환 형성을 촉진하기도 합니다. 예를 들어, SRY 유전자와 그 외 여러 유전자들이 고환의 형성을 촉진하면서 동시에 뮬리안관의 형성을 억제합니다. 이렇게 염색체 성에서 생식선 성으로의 전환은 매우 중요한 과정입니다.

매우 중요한 구분입니다. 이는 태아가 배아 단계에 있을 때 아주 이른 시점에 발생하는 일종의 갈림길과도 같아서, 우리는 염색체 성, 생식선 성, 그리고 나아가 호르몬 성을 구분해야 합니다. 여기서 호르몬 성은 에스트로겐과 테스토스테론 같은 스테로이드 호르몬 및 그 유도체들이 신체의 형태, 즉 아기의 신체 형태, 생식기, 턱 등과 관련하여 미치는 영향을 의미합니다. 그래서 사실 이 과정은 꽤 복잡합니다. 염색체에서부터 성 정체성에 이르기까지는 매우 긴 여정이며, 성 정체성은 사회적 영향과 역할에 많은 영향을 받습니다. 지금 이 분야는 매우 역동적이며 활발하게 논의되고 있는 주제입니다. 그러나 염색체 성에서 생식선 성, 그리고 호르몬 성과 형태학적 성으로 나아가는 과정은 여러 단계를 거칩니다.

오늘은 이 단계들에 대해 이야기할 것이며, 이 과정이 도구와 관련된 흥미로운 점들, 임신 중 피해야 할 사항들, 그리고 앞으로 자녀를 가질 계획이 있는 분들이 주의해야 할 중요한 행동 선택과 관련된 사례들과도 연결되어 있음을 알 수 있습니다. 즉, 특정 방향으로 발달을 유도하지 않도록 해야 한다는 점입니다. 왜냐하면 환경 속에 존재하는 일부 유해한 요소들이 염색체 배경에 관계없이 우리가 ‘성 발달’이라고 부르는 것에 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.

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그럼 이제 호르몬이 무엇을 하는지 조금 더 살펴보겠습니다. 호르몬은 일반적으로 두 가지 종류의 효과를 나타냅니다. 하나는 매우 빠르게 작용하는 효과이고, 다른 하나는 매우 느리게 작용하는 효과입니다. 예를 들어, 코르티솔이나 아드레날린과 같이 빠르게 작용하는 호르몬이 있는 반면, 우리가 좋아하는 테스토스테론과 에스트로겐 같은 성 스테로이드 호르몬도 있습니다. 이들 분자는 지용성(lipophilic)인데, 이는 지방을 좋아하여 지방질의 막을 통과할 수 있다는 뜻입니다. 세포 외부와 모든 DNA 내용물이 들어있는 핵막이 지방으로 구성되어 있기 때문에, 이러한 스테로이드 호르몬은 세포 내부로 들어가 세포의 DNA와 상호작용하며 유전자 발현을 조절할 수 있습니다. 그래서 세포가 어떤 것으로 변할지, 그리고 장기적으로 세포 기능을 어떻게 변화시킬지를 결정할 수 있습니다.

이것이 바로 SRY와 뮬리안 억제 호르몬 같은 유전자들이 뮬리안관의 형성을 감소시키거나 제거하고, 대신 남성에서는 고환 형성을 촉진하는 원리입니다. 요약하면, 호르몬은 단기적 효과와 장기적 효과를 모두 가지며, 장기적 효과는 유전자들이 어떻게 발현되거나 억제되는지에 영향을 미치는 데서 비롯됩니다. 즉, 호르몬은 단순히 특정 단백질의 생산을 막는 것이 아니라, 그들의 유전자에 미치는 효과를 통해 장기간에 걸쳐 세포의 기능을 변화시킵니다.

이러한 스테로이드 호르몬은 매우 강력합니다. 만약 우리가 남성화나 여성화에 대해 논의하려 한다면, 단순히 신체나 뇌를 남성화 또는 여성화하는 것뿐만 아니라, XX 여성의 정상적인 생물학적 기능으로서 뇌의 남성화 제거, 그리고 신체와 뇌의 여성화와 관련된 특정 경로를 억제하는 ‘여성화 제거(defeminization)’도 고려해야 합니다. 지금까지 많은 생물학적 내용을 다뤘는데, 이 부분부터가 정말 놀라운 부분입니다. 보통은 간단하다고 생각할 수 있습니다. Y 염색체가 있으면 여성 생식 경로(뮬리안관 등)를 억제하고 고환 형성을 촉진하며, 고환에서 테스토스테론을 만들어내어 뇌를 남성화하고 남성적인 행동을 유도하며, 반면 여성은 에스트로겐이 있어 여성적인 특성을 발현한다고 생각하기 쉽습니다. 하지만 실제로는 그렇게 단순하지 않습니다. 여기서부터가 더욱 흥미로운 부분입니다.

이 부분에서는 테스토스테론과 에스트로겐 같은 호르몬이 우리가 태어날 때 이미 갖추고 있는 1차 성징과, 사춘기에 나타나는 2차 성징에 미치는 영향을 이해해야 한다는 점을 설명하려 합니다. 1차 성징은 태어날 때부터 존재하는 성적 특성이며, 2차 성징은 사춘기 때 나타나는 특징으로, 이들 모두는 뇌, 신체, 척수 등에서 발생하는 현상입니다. 이 내용을 몇 가지 예를 들어 풀어 설명해 보겠습니다.

먼저 1차 성징의 발달에 대해 이야기하겠습니다. 가장 극적인 예 중 하나는 외부 생식기의 발달에서 테스토스테론의 역할입니다. 사실, X염색체와 Y염색체를 가진 아기의 음경 발달에 책임이 있는 것은 단순한 테스토스테론이 아니라 다른 안드로겐입니다. 안드로겐은 테스토스테론을 포함하는 호르몬의 범주인데, 태아 내에서는 테스토스테론이 ‘디하이드로테스토스테론’이라는 물질로 전환되며, 이 전환은 5알파 환원효소라는 효소에 의해 이루어집니다. 디하이드로테스토스테론은 남성에서 진정한 안드로겐 역할을 하며, 공격성, 강한 근육 발달, 수염 성장, 그리고 남성형 탈모 등에 관여합니다. 이와 관련된 내용은 이후에도 더 다룰 예정입니다만, 디하이드로테스토스테론은 아기가 배아 단계에 있을 때 외부 생식기를 결정하는 데 강력한 영향을 미칩니다.

즉, 아기에게는 테스토스테론이 생성되고, 이 테스토스테론이 5알파 환원효소에 의해 결절이라는 작은 구조물로 전환되는데, 이 결절이 결국 음경으로 발달합니다. 간단히 말하면, 테스토스테론이 디하이드로테스토스테론으로 전환되면, 그 물질이 음경 성장을 조절하게 되는 것입니다. 실제로 그렇게 되어, 이 과정이 아기가 자라면서 1차 성징의 일부로 외부 생식기가 형성되도록 합니다.

그리고 사춘기에는, 제가 지난 에피소드에서 언급한 ’키스펩틴(kisspeptin)’이라는 분자가 분비되어 다른 호르몬들의 분비를 유도합니다. 키스펩틴은 카톱(releasing hormone)과 황체형성호르몬(luteinizing hormone)의 분비를 촉진하여 고환이 테스토스테론을 만들어내도록 합니다. 이로 인해 사춘기에는 테스토스테론이 추가로 음경의 성장, 음모 발달, 목소리의 굵어짐 등 2차 성징을 일으킵니다.

또한, 1970년대 사이언스(Science) 저널에 발표된 흥미로운 현상이 있는데, 이는 5알파 환원효소가 결핍된 유전적 돌연변이와 관련된 사례입니다. 이 효소는 테스토스테론을 디하이드로테스토스테론으로 전환하는 역할을 하는데, 이 효소가 존재하지 않거나 돌연변이가 발생하면, 아기는 태어날 때 외부 생식기가 거의 없거나 발달하지 않은 여성처럼 보입니다. 그런데 이러한 아기들이 여성으로 자라다가도, 11세, 12세, 또는 13세 즈음에 갑자기 음경이 발달하기 시작하는 현상이 관찰되었습니다. 이 현상은 ’호시스(hosis)’라고 불리며, 직역하면 ‘12세의 음경’ 정도로 해석할 수 있습니다. 이 현상의 원리는, 해당 아이들이 고환은 가지고 있지만 체내에 머무르며, 5알파 환원효소가 없기 때문에 테스토스테론이 디하이드로테스토스테론으로 전환되지 않아, 태어날 때는 외부 남성 생식기가 제대로 발달하지 않다가, 사춘기 때 고환에서 테스토스테론이 분비되면서 후속적으로 음경이 성장하게 되는 것입니다.

즉, 1차 성징의 음경 발달에는 디하이드로테스토스테론이 결정적인 역할을 하며, 이후 테스토스테론은 2차 성징—예를 들어 목소리의 굵어짐 등—에 관여하게 됩니다.

이 정보는 더욱 흥미로워지며, 사실상 모든 사람에게 적용됩니다. 여러분은 테스토스테론이 2차 성징을 통해 신체를 남성화하고, 또 다른 안드로겐인 디하이드로테스토스테론이 1차 성징, 즉 어린 시절 음경의 성장을 남성화한다고 생각할 수 있습니다. 그렇다면 테스토스테론은 반드시 뇌도 남성화해야 할 텐데, 실제로 뇌의 남성화는 테스토스테론에 의해서가 아니라 에스트로겐에 의해서 이루어집니다. 테스토스테론은 아로마타제라는 효소에 의해 에스트로겐으로 전환될 수 있습니다. 뇌에는 아로마타제를 생성하는 뉴런들이 있어 테스토스테론을 에스트로겐으로 전환합니다. 즉, XY 염색체를 가진 개인의 뇌를 남성화시키는 것은 테스토스테론이나 디하이드로테스토스테론이 아니라, 테스토스테론에서 전환된 에스트로겐이라는 사실입니다. 이로 인해 에스트로겐은 행동, 세계관 등 모든 면에 깊은 영향을 미칩니다. 대부분의 사람들은 남성 뇌를 남성화하는 주체가 테스토스테론이나 디하이드로테스토스테론이 아니라, 테스토스테론으로부터 전환된 에스트로겐이라는 점을 잘 인식하지 못합니다.

여기서 잠깐, 여러분은 “도구”라는 표현에 대해 궁금해질 수도 있습니다. 왜 이런 단계에서 도구와 관련된 이야기가 나오는지 말입니다. 이는 어린이와 부모, 그리고 성인 모두에게 해당되는 문제입니다. 환경적 요인이나 사람들이 사용하는 어떤 것들이 실제로 호르몬 수치에, 나아가 성 발달에 상당한 영향을 미칠 수 있다는 점을 강조하고 싶습니다. 분명히 말씀드리자면, 제가 인용하는 자료는 제가 전혀 들어본 적 없는 희귀 학술지가 아니라, 주로 교과서에서 발췌한 내용입니다. 오늘 저는 행동 내분비학에 관한 책, 즉 랜디 넬슨과 란스같은 분야의 진정한 전문가들이 집필한 자료를 바탕으로 이야기를 진행하고 있습니다.

또한, UC 버클리의 Tyrone Hayes의 연구, 즉 환경 독소가 테스토스테론과 에스트로겐 같은 호르몬에 미치는 영향에 관한 몇 가지 연구에 대해서도 이야기할 것입니다. 이와 관련해 자막이나 제가 여기서 참고할 연구들을 통해 일부 일화적인 증거들을 제시할 예정입니다. 환경 요인이 우리를 독살하거나 성장, 또는 출산율을 방해하는 방향으로 작용하기 시작하면 다소 미친 소리처럼 들릴 수 있지만, 연방 정부가 지원하는 우수 연구소들의 실제 데이터를 살펴보면 그 근본 생물학을 이해하는 데 충분한 증거가 있음을 알 수 있습니다. 이 점에 대해 UC 버클리의 Tyrone Hayes에게 우리는 모두 감사해야 합니다. 제가 대학원생 시절인 90년대 후반을 기억하는데, 그때 그는 캘리포니아뿐만 아니라 다른 지역의 여러 수역에 서식하는 개구리들의 발달 결함에 대해 연구하고 있었습니다. 그는 미국 및 다른 나라의 많은 수로에서 존재하는 한 물질을 확인했는데, 바로 아트라진(atrazine)입니다. 이는 교과서에서 다루는 내용으로, 심각한 고환 기형을 유발합니다. 즉, 아트라진 노출은 매우 심각한 문제입니다.

또한, 흥미로운 점은 미국 서부와 중서부 지역의 일부 현장에서 10%에서 92%에 이르는 남성 개구리들이 고환 이상을 보였으며, 가장 심각한 고환 기형은 정자보다는 고환 자체에서 나타났다는 데이터가 있다는 것입니다. 다시 말해, 실제 문제는 고환이라는 장기 자체에 있다는 점입니다. 그리고 이제 아트라진이 많은 제초제에 포함되어 있다는 사실은 잘 알려져 있습니다. 80~90년대에는 제초제의 부정적 영향에 관한 논의가 다소 히피 같은 분위기나 지역 사회에서 주로 들려왔지만, 이제는 연방 정부가 지원하는 주요 대학 연구소들의 우수한 데이터로 인해 제초제가 실제로 부정적인 영향을 미친다는 것이 명확하게 입증되고 있습니다.

우수한 학술지에 동료 평가를 거쳐 게재된 연구들에 따르면, 이러한 제초제들이 어머니의 호르몬 비율이나 아버지의 고환을 변화시키거나, 심지어 발달 중인 어린 동물 및 잠재적으로 인간에게 직접적인 영향을 주어 부정적인 효과를 미칠 수 있음이 입증되었습니다. 그렇다면 인간은 어떨까요? 개구리는 훌륭하지만, 인간에 관한 데이터는 어떨까요? 자, 인간에 관한 데이터를 보겠습니다. 그리고 이 모든 것이 무서운 내용만 있는 것은 아닙니다. 여러분의 필요에 따라 이러한 영향을 완화하고 상쇄할 수 있는 도구들도 함께 이야기할 예정입니다. 그러나 인간 집단 전체에서 정자 수는 실제로 감소하고 있습니다. 1940년에는 인간 정자의 평균 밀도가 정액 1밀리리터당 1억 1300만 개였으나, 1990년에는 미국과 서유럽에서 정액 1밀리리터당 6600만 개로 떨어졌습니다. 이것은 단지 미국만의 문제가 아닙니다. 연구자들은 또한 남성이 생산하는 정액의 양이 그 기간 동안 20% 감소했다고 추정하여, 사정 시 정자 수가 더욱 줄어들었다고 보고했습니다. 1981년에서 1991년 사이에 정상적인 정자 형성의 비율은 56.4%에서 26.9%로 감소했습니다. 이 모든 현상은 주로 널리 사용되는 제초제들이 정자 수를 감소시키는 효과를 보이기 때문이며, 이러한 제초제들은 고환과 뇌 수준에서의 성 발달에도 깊은 영향을 미칠 것입니다. 왜냐하면 1차 성징의 발달을 위해서는 테스토스테론이 디하이드로테스토스테론으로 전환되어야 하고, 그 후 뇌를 남성화시키기 위해 테스토스테론에서 전환된 에스트로겐이 필요하기 때문입니다. 물론 우리는 정자와 테스토스테론에만 초점을 맞추는 것이 아니라, 많은 제초제들이 유사한 방식으로 에스트로겐을 교란시켜 요즘 어린 소녀들의 사춘기가 훨씬 일찍 시작되는 원인을 설명할 수도 있다는 사실을 알고 있습니다. 즉, 현재 많은 일이 진행되고 있는 것입니다.

이제 여러분은 “그렇다면 아트라진과 같은 물질이 포함된 모든 것을 신경질적으로 피해야 하나요? 아니면 모든 제초제를 피해야 하나요?“라고 궁금해할 수 있습니다. 저는 그 부분은 여러분의 선택에 달려있다고 생각합니다. 다만, 동물 연구와 인간 연구 모두에서 이러한 제초제들이 상당한 영향을 미친다는 점은 분명해 보입니다.

이제 여성의 성 발달에 대해 이야기해 보겠습니다. 평소와 같이 먼저 정상적인 생물학적 발달에 대해 이야기한 후, 일반적인 경우와는 다른 특별하거나 비정상적인 사례들을 살펴보겠습니다. 왜냐하면 이러한 사례들은 일반적인 조건 하에서 성 발달이 어떻게 이루어지는지에 대한 중요한 원리를 보여주기 때문입니다. 여기에는 ’안드로겐 무감증 증후군(Androgen Insensitivity Syndrome)’이라는 돌연변이가 있습니다. 안드로겐 무감증 증후군이 어떻게 작용하는지를 이해하면, 호르몬이 성 발달에 어떤 영향을 미치는지 보다 잘 이해할 수 있습니다.

어떻게 작동하는지 설명해 드리겠습니다. XY 염색체를 가진 개인들은 태어날 때 테스토스테론을 생성할 수 있는 고환을 가지고 있으며, Y 염색체에 있는 뮬리안 억제 호르몬 때문에 뮬리안관은 형성되지 않습니다. 그럼에도 불구하고 이들은 외형상 완전히 여성처럼 보이며, 일반적으로 어린 시절과 성인이 되었을 때도 자신을 여성이라고 느낍니다. 그러나 이들에겐 뭔가 특별한 일이 일어나고 있습니다. 왜냐하면 그들은 XX가 아니라 XY 염색체 유형을 가지고 있기 때문입니다. 즉, 고환은 테스토스테론을 생성하지만, 테스토스테론 수용체에 돌연변이가 발생하여 고환이 체내에 머무르고 내려오지 않습니다. 결과적으로 이들은 난소가 발달하지 않고, 고환은 내부에 머무르며 실제 음낭이 형성되지 않습니다. 또한, 사춘기 때 월경이 시작되지 않는 것도 한 가지 징후입니다. 자세히 들여다보면, 이들이 실제로는 XY 염색체를 가지고 있다는 것을 알 수 있습니다.

그들은 테스토스테론을 만들어내지만, 신체는 수용체가 없기 때문에 그 테스토스테론을 활용하지 못합니다. 수용체는 우리가 이야기한 대부분의 2차 성징, 예를 들어 체모 발달이나 사춘기 때의 음경 성장 등에 필수적입니다. 이 점을 통해 호르몬이 효과를 발휘하려면 단순히 존재하는 것만으로는 부족하고, 실제로 수용체에 결합하여 목표 세포에서 작용해야 한다는 원리를 보여주고자 합니다.

아마도 에스트로겐과 테스토스테론이 뇌와 행동의 남성화 또는 여성화에 미치는 영향을 이해하는 가장 간단한 방법은, 스탠포드 의과대학의 제 동료 Nar Shaw가 발표한 초록의 마지막 문장을 인용하는 것입니다. 그 문장에서는, 다시 말해, 테스토스테론이 아로마타제에 의해 에스트로겐으로 전환되어 동물과 인간 모두의 영토 행동과 같은 남성적 성격의 성적 표현을 위한 신경 회로를 구축한다는 것입니다. 에스트로겐이 뇌에서 남성적 회로를 형성하면, 이후 인생에서 이러한 행동의 표현을 제어하는 것은 테스토스테론이 된다고 합니다. 저는 이 점이 매우 흥미롭다고 생각합니다. 여러분은 단순히 테스토스테론이 한 가지 역할을, 에스트로겐이 또 다른 역할을 한다고 생각할 수 있겠지만, 자연은 그보다 훨씬 흥미로운 방식으로 작동합니다.

그럼, 초기와 후기의 성 발달에 영향을 주는 요인들에는 무엇이 있을까요? 예를 들어, 대마초와 알코올에 대해 이야기해 보겠습니다. 먼저 대마초, 즉 마리화나와 THC에 관해서 많은 연구들이 THC 및 대마초 내 다른 성분들이 아로마타제 활성을 크게 증가시킨다는 사실을 지적하고 있습니다. 물론, 마리화나 흡연자들, 특히 남성 흡연자들은 이 사실을 좋아하지 않을 것입니다. 하지만 현실은 그렇습니다. 대마초가 THC 자체인지, 아니면 마리화나 식물 내 다른 성분 때문인지는 명확하지 않으나, 아로마타제 활성을 촉진한다는 것이 관찰되었습니다. 실제로 대마초 흡연자들이 이전에 언급한 바와 같이, 남성에서 유방 발달(유방 봉오리 형성 또는 본격적인 유방 발달)이 더 흔하게 나타난다는 일화적 증거가 있습니다.

앞서 저는 태아 내에서 남성 뇌를 남성화하는 것은 에스트로겐이라는 사실을 언급했는데, 대마초가 작용하는 방식은 적어도 제가 확인한 연구들에 따르면 체내 순환 에스트로겐 수치를 증가시켜 테스토스테론이나 디하이드로테스토스테론의 남성화 효과를 어느 정도 상쇄하는 것으로 보입니다. 요즘 대마초 사용이 훨씬 보편화되었고, 특히 사춘기 동안 사용된다면 이러한 호르몬 체계에 깊은 영향을 미칠 수 있기 때문에, 이와 관련된 내용을 더 깊게 다루는 에피소드를 별도로 제작할 예정입니다. 한편, 대다수 사람들은 임신 중 음주가 태아에게 좋지 않다는 것, 즉 태아 알코올 증후군이 잘 확립된 부정적 결과임을 잘 알고 있습니다. 이는 인지적 문제뿐 아니라 신체적 기형 등도 동반합니다. 따라서 임신 중 음주는 물론, 사춘기 동안의 음주도 좋지 않습니다. 왜냐하면, 알코올, 특히 맥주와 같은 곡물 알코올은 에스트로겐 활성을 증가시킬 수 있기 때문입니다. 이는 단순히 어린 소년들을 에스트로겐의 영향으로부터 보호하는 것만이 아니라, 소녀들이 과도하거나 오히려 에스트로겐 결핍 상태에 빠지는 것도 막아야 한다는 의미입니다. 많은 십대와 대학생들이 음주를 하지만, 사춘기는 하루아침에 시작되어 하루아침에 끝나는 것이 아니라 시작, 중간, 끝이 있는 긴 발달 과정이며, 발달은 평생에 걸쳐 계속된다는 점을 강조하고 싶습니다.

자, 그러면 대마초와 알코올에 대해 이야기했으니 이제 휴대폰에 대해 이야기해 봅시다. 우선, 저는 휴대폰을 매우 자주 사용하지만, 휴대폰이 악한 기기라고 생각하지는 않습니다. 다만, 휴대폰이 인생에 부정적인 영향을 미치지 않도록 일정한 규율이 필요하다고 봅니다. 그래서 저는 개인적으로 휴대폰 사용 시간을 제한하고, 특히 소셜 미디어 사용에 있어서도 제한하고 있습니다.

제가 휴대폰을 자주 사용하고, 특히 소셜 미디어를 많이 이용하는데, 그렇다면 휴대폰 자체는 어떨까요? 제가 전임 전 단계의 초임 교수 시절에 신경 회로와 건강, 질병에 관한 강의를 했었는데, 한 학생이 “휴대폰이 뇌에 안전한가요?”라고 물었습니다. 모든 데이터는 휴대폰이 안전하다는 것을 보여주거나, 적어도 안전하지 않다는 증거가 없다는 것을 나타냅니다. 솔직히 말씀드리자면, 제가 아는 한 고품질 동료 평가 연구에서 휴대폰이 뇌에 해롭다는 증거나, 휴대폰을 귀에 대고 사용하는 것이 나쁘다는 증거, 또는 블루투스가 해롭다는 증거는 없습니다. 저는 그런 연구들을 들어본 적이 없습니다.

하지만 2013년에 발표된 한 연구에 매우 관심이 생겼습니다. 이 연구는 쥐를 대상으로 진행되었는데, 쥐 우리 아래에 휴대폰을 두고 쥐의 고환과 난소 발달을 관찰한 결과, 미미하지만 통계적으로 유의한 난소와 고환 발달 결함이 발견되었습니다. 그 이후 문헌을 살펴보니, 우수한 학술지에 게재된 연구들도 있고, 그렇지 않은 학술지에 게재된 연구들도 있지만, 단순히 휴대폰에서 방출되는 전자파에 노출됨으로써 고환 또는 난소 발달에 결함이 생긴다는 연구들이 폭발적으로 늘어난 것을 볼 수 있습니다. 이 얘기를 들으면 다소 미친 소리처럼 들릴 수도 있습니다. 누군가 전자기장(EMF) 등에 대해 이야기하기 시작하면 “이 사람 괜찮은가?”라는 걱정이 들 수 있지만, 문헌은 고환이 휴대폰에 만성적으로 노출될 경우 세포 수준의 건강과 산출물 측면에서 심각한 문제를 야기할 수 있음을 시사하고 있습니다. 예를 들어, 고환의 경우 정자 생산, 정자의 운동 속도 등 정자의 건강에 중요한 요소들이 영향을 받을 수 있고, 난소의 경우 에스트로겐 산출 및 생리 주기의 규칙성 등이 영향을 받을 수 있습니다. 문헌에 따르면 휴대폰에서 방출되는 전자파가 고환 발달에 영향을 미친다는 결과가 있으며, 문제는 휴대폰과 고환 사이의 거리가 얼마나 가까운가에 달려 있습니다. 따라서 이런 연구들은 다소 주의해서 봐야 합니다.

또한, 사람의 외형에서 호르몬의 흥미로운 효과를 관찰할 수 있습니다. 이는 단순히 호르몬 수치뿐만 아니라 기저 유전적 특성에 대한 정보를 제공하기도 합니다. 예를 들어, 수염 성장이나 탈모와 관련된 현상이 그러한데, 테스토스테론으로부터 생성되는 디하이드로테스토스테론(DHT)은 얼굴 수염, 즉 수염 성장에 주된 역할을 하며, 동시에 두피 탈모에도 관여합니다. 사실, 탈모를 예방하기 위해 개발된 약물들은 대부분 5알파 환원효소 억제제입니다. 기억하세요, 5알파 환원효소는 호시스에서 처음 발견된 것입니다. 호시스를 발견한 연구자들은 이 흥미로운 디하이드로테스토스테론의 기초 생화학적 특성을 연구했고, 5알파 환원효소를 확인했습니다. 그리고 5알파 환원효소 억제제는 현재 대부분의 탈모 치료제의 기초가 됩니다.

여기서 흥미로운 점은, 이러한 탈모 치료제의 부작용이 많은 사람들에게 상당히 심각하게 나타난다는 것입니다. DHT는 성욕, 근력, 결합 조직의 회복, 그리고 공격성(비록 공격성이 어느 정도 억제되더라도 야망과 공격성은 도파민과 관련됨) 등에서 중요한 역할을 합니다. 물론 순수 테스토스테론도 효과가 있지만, 인간을 포함한 영장류에서는 DHT가 대부분의 이러한 효과를 주도하는 우세한 안드로겐입니다. 사람을 보면 누구나 어머니의 아버지를 통해 탈모 여부를 예측할 수 있다는 말을 듣습니다. 만약 어머니의 아버지가 탈모였다면, 여러분도 탈모가 될 확률이 더 높다는 것이죠. 두피에 있는 DHT 수용체의 분포가 그 여부를 결정할 것입니다.

머리 전체가 빠질 수도 있고, 앞머리나 정수리 부분만 빠질 수도 있습니다. 그리고 수염의 밀도는 얼굴에 있는 DHT 수용체의 밀도를 알려줍니다. 이 수용체의 분포는 유전적 배경에 따라 다르기 때문에, 전 세계 일부 지역에서는 모든 남성들이 중앙 부분은 대머리이고 옆은 머리카락은 남아 있으며 수염은 풍성한 동일한 탈모 패턴을 보입니다. 이는 이러한 DHT 수용체의 분포가 유전적으로 결정되어 있기 때문입니다. 한편, 혈중 테스토스테론이나 DHT 수치가 매우 높더라도 얼굴에 DHT 수용체가 적으면 수염이 거의 없거나 옅게 나타날 수 있습니다. DHT가 남성의 표현형에 미치는 효과는 매우 다양하며, 흥미로운 점은 탈모 예방 약물들이 테스토스테론이 디하이드로테스토스테론으로 전환되는 것을 직접 차단하는 데 목표를 두고 있다는 것입니다. 그래서 이러한 약물들은 어느 정도 탈모를 예방하는 동시에, 낮은 DHT와 관련된 여러 부작용을 동반합니다.

제가 한 가지 흥미로운 이야기를 해드리고 싶은데, 그것은 하이에나와 음핵에 관한 것입니다. 제가 UC 버클리 대학원생 시절에, 우리 학과에는 스티브 글릭맨이라는 뛰어난 과학자가 계셨는데, 그는 티엔 파크에 있는 우리 캠퍼스 뒤쪽에 우리를 이루는 얼룩무늬 하이에나 집단을 연구했습니다. 지금은 하이에나들이 그곳에 없지만, 하이에나들은 그들의 몸, 호르몬, 그리고 사회 구조에 있어 믿을 수 없는 특징을 보입니다. 많은 종들과 달리, 하이에나의 생식기는 남성의 음경이 실제로 여성의 음핵보다 작습니다. 제가 여러 번 하이에나의 음경을 봤는데, 그 크기가 특별히 작지는 않았으므로 하이에나의 음핵이 매우 크다는 것을 의미합니다. 이 사실은 한동안 잘 알려져 있었습니다. 실제로 얼룩무늬 하이에나에서는 암컷이 우세하며, 사냥 후 암컷이 먼저 먹고 그 후에 새끼와 수컷이 먹습니다. 또한, 암컷 하이에나는 우리가 익숙한 질을 통해서가 아니라, 매우 커진 음핵을 통해 출산합니다. 마치 음경처럼 보이지만 실제로는 음핵으로, 음핵이 갈라지면서 열리게 됩니다. 그래서 하이에나 발달과 출산 과정에서 여러 태아들이 그 조직을 통해 나오게 되는데, 이는 매우 고통스러운 출산 과정을 초래합니다.

암컷 하이에나들이 이러한 특징, 즉 일종의 남성화(혹은 안드로겐화)를 보이는 이유는, 그들의 생식기 주변부에 높은 수준의 테스토스테론 전구 호르몬인 안드린 디온(andrien diione)이 생성되기 때문입니다. 이 호르몬은 암컷 하이에나에서 매우 높은 농도로 분비되며, 이로 인해 그들의 생식기가 크게 발달하게 됩니다. 참고로, 엔딘 디온(Endin diione)은 17β-하이드록시스테로이드 탈수소효소라는 효소를 통해 테스토스테론으로 전환됩니다. 이 경로는 발음하기 복잡하지만, 생화학적으로는 꽤 간단한 경로입니다.

90년대와 2000년대에 메이저 리그 베이스볼을 비롯한 여러 경기에서 도핑 스캔들이 있었던 것을 기억하실 것입니다. 당시 특히 몇몇 선수들이 사용했다고 전해진 주요 향상제는 안드린 디온이었는데, 그 이름은 제가 여기서 언급하진 않겠습니다만, 구글에 검색해보시면 관련 정보를 찾으실 수 있습니다. 또 다른 흥미로운 일화도 있는데, 이는 과학 문헌에도 게재되어 있는 이야기입니다. 저는 호르몬이 너무나 매력적이고 놀랍다고 생각하는데, 그 예로 대마초 식물에 관한 이야기를 들 수 있습니다. 대마초 식물은 에스트로겐 성질을 가지고 있는데, 제가 한 식물학자에게 이것이 특이한 현상인지 물어보자, 그는 “아, 네, 솔잎 꽃가루처럼 테스토스테론과 매우 흡사한 물질, 즉 테스토스테론과 본질적으로 동일한 물질을 만드는 식물들이 있다”라고 대답했습니다.

그리고 또 다른 식물들은 본질적으로 에스트로겐과 동일한 물질을 만들어냅니다. 제가 “왜 그런 일을 하냐”고 물었더니, 한 식물학자가 이렇게 대답했습니다. 일부 식물들이 동물들이 섭취할 때, 흡연은 아니더라도, 동물 내 에스트로겐 수치를 증가시키는 능력을 진화시킨 이유 중 하나는, 식물들이 자신을 먹는 설치류와 다른 동물 집단에 맞서 싸우기 위해서라고 합니다. 즉, 식물들은 동물 집단에 대해 일종의 ‘식물 대 동물 전쟁’을 벌이고 있는 셈입니다. 이들은 해당 집단의 남성들의 에스트로겐 수치를 높여 정자 수를 낮추어, 그 집단의 개체 수를 일정 수준으로 유지시킵니다. 그렇게 함으로써 식물들이 계속 번성할 수 있도록 하는 것입니다. 저는 이 현상이 정말 매혹적이라고 생각합니다.

또한, 호르몬은 개인의 조직 성장과 발달뿐만 아니라, 어머니와 자식 간에도 영향을 미칩니다. 기억하세요, 태반은 내분비 기관이며, 자식 역시 마찬가지입니다. 그러나 식물과 동물 사이에도 이런 소통이 이루어지고 있다는 사실은 생물학적으로 매우 흥미로운 영역입니다.

그리고 오늘 보신 바와 같이, 여기서 다루는 내용은 현재 젠더 논란이나 몇 개의 성별이 존재하는지 등에 관한 논의와는 전혀 관련이 없습니다. 그런 논의는 오늘 우리가 이야기한 개념들과는 별개로, 성과 호르몬이 신체와 뇌에 미치는 모든 영향을 고려하면서 진행되어야 하는 주제입니다. 우리는 척수에 관한 이야기는 많이 다루지 않았지만, 다음 에피소드에서 다룰 예정입니다. 다만, 뇌와 말초에서 나타나는 초기 효과, 후기 효과, 즉 호르몬 수치가 급격하게 오르거나 내리는 급성 효과와, 생리 주기 동안에도 나타나는 현상, 그리고 이 호르몬들이 유전자 발현에 미치는 장기적인 효과 등이 모두 존재합니다.

오늘은 언제나처럼 성, 호르몬, 그리고 성적 분화 및 발달과 관련된 모든 주제를 다루기에는 시간이 부족했지만, 많은 내용을 다루었습니다. 다시 한번, 저와 함께 신경과학, 그리고 오늘은 신경내분비학의 여정을 함께해 주셔서 감사하다는 말씀을 드리며, 과학에 관심을 가져주셔서 감사합니다.