신체의 에어컨, 시상하부

더위를 느끼는 것은 뇌의 아래쪽에 위치한 시상하부 때문이다. 시상하부는 뇌 전체 부피의 300분의 1정도로 콩 하나의 크기에 불과하지만 자율신경계의 중추가 모여있는 생명유지에 필수적인 부위이다. 시상하부는 감정을 조절하고 음식의 섭취량을 결정하며 뇌하수체의 호르몬 분비에 관여하는 등 자율신경계의 활동에 빠져서는 안 되는 기관으로 특히 우리 몸의 온도를 조절하는 신체 온도계다.
사람은 변온동물인 파충류와는 달리 체온이 항상 일정하게 유지되는 항온동물이다. 따라서 정상적이라면 항상 섭씨 36.5도를 유지한다. 이 체온의 근원은 세포에 있다. 세포가 음식으로부터 에너지를 섭취해 대사를 진행하면서 활성화되는 것이 ‘UCP(Uncoupling Protein)’이다. 이는 지방을 태워 열을 내는 단백질로 세포 내의 보일러 같은 존재다. 이렇게 만들어진 열은 신체 밖으로 방출되는데 체온조절중추는 신체 내의 열과 방출되는 열의 균형을 맞춰 체온을 유지시킨다.
예를 들어 집에 있는 에어컨을 생각해보자. 에어컨의 온도를 섭씨 24도에 맞춰놓으면 이보다 기온이 내려갈 경우 에어컨이 저절로 작동을 멈추고 반대로 기온이 올라가면 에어컨이 다시 작동해 실내온도를 항상 섭씨 24도로 유지시켜 준다.
우리 뇌에 있는 시상하부의 온도조절중추도 이와 같다. 훌륭한 자연 에어컨으로 체온을 항상 섭씨 36.5도로 맞춰준다. 그런데 주변의 온도가 체온과 비슷하거나 높으면 신체는 열을 발산하기가 쉽지 않다. 왜냐하면 열평형에 의해 열은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르기 마련이라 체온보다 주변온도가 낮아야 열 방출이 원활하게 이뤄지기 때문이다. 만약 외부 온도가 높으면 오히려 열평형 현상에 의해 외부의 열이 인체로 들어오려고 한다. 그로인해 우리 몸은 긴장상태로 들어가게 된다. 이렇듯 생존을 위한 방어기제가 시작돼 나타나는 자연스런 생체반응이 바로 ‘더위’이다.


생존 위한 방어가 바로 더위



갑작스럽게 외부 온도나 체온이 상승하면 시상하부는 긴장상태로 들어가 뇌하수체를 통제해 혈관을 확장시키고 심장박동이 빨라지도록 한다. 즉 심장, 신장, 폐, 간 등 각 장기에 명령을 내려 피부로 향하는 혈액의 양을 증가시킨다. 인간 체온의 70퍼센트는 장기의 활동으로 만들어지므로 장기가 발생시킨 열이 혈액을 타고 피부로 이동하면 결국 피부는 열이 나는 것이다. 이렇게 올라간 체온의 해열작용을 위해 200만~300만개의 땀샘에서 땀을 배출시켜 몸이 식는다.
그런데 습도가 높으면 땀이 잘 증발되지도 않아 체온을 내리는 데에 소용없어진다. 아무리 똑똑한 시상하부의 중추신경이지만 습도가 높고 기온이 올라가는 계절인 여름에는 그 조절이 쉽지 않다. 만약 일정한 체온으로 조절이 어렵다면 잠깐 동안은 괜찮을지 모르지만 이것이 지속될 경우 열로 인한 실신, 열사병, 발진 등이 생긴다.
또한 뇌에도 영향을 미칠 수 있는데 특히 신체가 발달하지 못한 어린이나 노약자에게 치명적이다. 어린이의 경우 열성경련이 생길 수 있고 노약자에겐 열성섬망(febrile delirium)이 생길 위험이 크다. 열성섬망은 의식이 흐리고 착각과 망상을 일으키며 헛소리나 알아들을 수 없는 말을 하는 것을 뜻한다.
질병관리본부 관계자는 “더위로 인해서 체온이 올라가면 뇌의 온도 조절 중추가 활동을 시작해 체온을 땀 등의 기제로 발산시켜야 하는데 그런 기능이 이뤄지지 않으면 사망으로 이어질 수 있다”고 경고했다.


시상하부 착각으로 시원하게



지금까지 우리는 시상하부의 온도조절중추로 우리 몸의 체온이 유지되는 것을 알았다. 그렇다면 우리가 가장 빨리 시원함을 느끼기 위해서는 바로 이 중추신경을 이용하는 것이 현명하다.
체온조절중추는 섭씨 36.5도를 입력시키고 뇌로 향하는 모든 혈액을 감시한다. 그러므로 이 혈액을 차갑게 하면 보다 시원함을 빨리 느낄 수 있다. 신체 중 체온조절중추를 교란시킬 수 있는 곳이 바로 목덜미다. 목덜미 뒤로 차가운 물을 부으면 체온조절중추는 몸이 섭씨 36.5도보다 낮아졌다고 ‘오판’해 신체 어느 곳보다도 빨리 더위가 식혀질 것이다. 하지만 뇌졸중으로 체온조절중추가 있는 시상하부가 손상된 경우에는 조심해야한다.
재미있는 것은 공포영화를 볼 때도 이와 비슷한 과정을 겪는다는 사실이다. 공포영화를 보면서 뇌는 긴장감으로 방어태세를 위해 아드레날린을 분비시켜 온몸에 경고 신호를 보낸다. 아드레날린에 의해 교감신경이 자극되면 현재 가지고 있는 에너지 긴축을 위해 열의 방출을 줄인다. 결국 피부의 혈관이 수축되면서 피부에는 으스스한 느낌의 소름이 돋는다.
이렇게 에너지 방출을 줄이면 몸 안에 쌓인 에너지로 인해 체온이 올라간다. 이때 시상하부는 다시 온도를 낮추기 위해 열을 방출하면서 모세혈관을 확장시킨다. 확장된 모세혈관을 통해 땀이 증발되고 이 과정에서 체온이 내려가는데 이때 사람들은 시원함을 느끼게 되는 것이다. 온탕에서 냉탕으로 바로 갔을 때 느끼는 바로 그 시원함과 같은 것이다.


노약자는 부작용 조심해야




그러나 노년층이나 만성질환자의 경우에는 시상하부 체온조절기능의 부작용을 조심해야한다.
2003년 전세계적으로 갑작스런 폭염이 덮쳤을 때 프랑스 정부는 8월 1일부터 15일까지 보름 사이에만, 프랑스 전국에서 약 1천 2백 명이 사망했다고 공식 발표했다. 그런데 사망자의 81퍼센트가 75세 이상의 노년층으로 그 비율이 가장 높았다. 전 유럽을 놓고 보자면 무려 3만 5천여 명에 이르는 목숨이 희생됐는데 이들 역시 대부분 70대 이상의 노년층이었다.
왜 노년층이 유독 더위에 약할까? 이웅철 내과 전문의는 “나이가 들면 노화에 의해 자율신경조절능력이 감퇴하기 때문에 신체의 열 변화를 잘 감지하지 못한다. 또한 감지하더라도 이를 수정할 수 있는 반응체계가 반응을 잘 못하거나 느린 경우가 많다”며 여름철 노년층의 건강 조절에 주의를 당부했다.
특히 앞서 얘기했듯 시상하부는 더워지면 심장박동을 빠르게 하고 호흡을 가쁘게 해 혈액을 피부 쪽으로 다량 보낸다. 대체로 체온이 섭씨 1도 오를 때마다 1분간 심장의 혈액 방출량은 3리터씩 증가하는데 폭염으로 신체 기능이 저하된 상태에서는 심장에 무리를 줘 심근경색 위험이 커지는 것이다.
또한 혈액이 피부로 다량 유입돼 신체의 다른 부위로 공급되는 혈액량은 자연히 줄어든다. 이렇게 되면 시상하부에 있는 식욕조절기능 중추가 제 기능을 발휘하지 못해 식욕이 떨어지고 소화기능이 약해진다. 이로 인해 신체의 대사 작용이 원활하게 이뤄지지 않아 인지기능과 정신적인 활동이 둔해진다. 이와 함께 운동능력이 저하돼 평소엔 무리가 없었던 활동도 이때에는 치명적인 손상을 입힐 수 있다.
그러므로 불볕더위가 기승을 부리는 오전 11시부터 오후 4시까지는 외출을 자제하고 외출 시에는 그늘이 있는 곳이나 에어컨이 가동되는 공공건물에서 휴식을 취해주는 것이 좋다. 또한 시원한 음식이나 과일 및 샐러드 등의 수분이 많고 소화하기 쉬운 음식을 먹어야 한다. 만약 피로가 몰리고 두통이나 구토가 느껴진다면 그 즉시 시원한 장소에서 휴식을 취하고 수분을 섭취해야 한다.
신체는 감각기관을 통해 온도의 변화를 감지하고 온도의 높고 낮음을 비교, 판단해 모든 정보를 분석하고 명령을 내려 체온을 조절한다. 이 모든 단계가 동시다발적으로 순간적으로 작동함으로써 우리는 건강한 삶을 영위할 수 있는 것이다. 에어컨에 비할 수 없을 정도로 정교하고 섬세한 우리 몸의 자동온도조절장치, 시상하부. 그 신비함에 놀라울 따름이다.