Sex dimorphism in superficial muscle and adipose tissue composition assessed by broadband time domain diffuse optical spectroscopy in healthy adults

당신의 몸을 서로 다른 동네들로 이루어진 북적이는 도시라고 상상해 보세요. 어떤 동네는 움직임을 유지하는 에너지 넘치고 수분이 풍부한 공장(근육)들로 가득 차 있는 반면, 다른 동네는 나중에 사용할 에너지를 저장해 두는 조용하고 저장 중심적인 창고(지방 조직)들로 채워져 있습니다. 과학자들은 오랫동안 남성과 여성이 이 도시를 서로 다르게 건설한다는 것을 알고 있었습니다. 여성은 주로 엉덩이와 허벅지에 더 많은 저장 창고를 갖는 경향이 있는 반면, 남성은 종종 배 깊숙한 곳에 더 많이 저장합니다. 하지만 도시의 외부에서 내부를 들여다보는 것은 까다로운 일입니다. 손상을 입히지 않고는 피부를 벗겨내어 그 아래에 무엇이 있는지 볼 수 없기 때문입니다.

이를 해결하기 위해 과학자들은 "확산 광학 분광법(diffuse optical spectroscopy)"이라는 도구를 사용합니다. 이것은 마치 안개 낀 창문에 손전등을 비추는 것과 같습니다. 빛은 직선으로 이동하지 않습니다. 그것은 솜뭉데기가 가득 찬 기계 안의 핀볼처럼 이리저리 튀어 다닙니다. 빛이 당신의 피부와 지방이라는 "안개"를 통과하며 어떻게 산란되고 흡수되는지를 측정함으로써, 과학자들은 그 안에 무엇이 있는지 추측할 수 있습니다. 만약 빛이 빠르게 흡수된다면, 그것은 수분이나 혈액(근육처럼)이 많다는 것을 의미할 수 있습니다. 만약 빛이 특정한 방식으로 튕겨 나간다면, 그것은 크고 기름진 지방 세포가 있다는 것을 의미할 수 있습니다. 이 논문은 이 손전등의 초고성능 버전인 "광대역 시간 영역 확산 광상 분광법(broadband time domain diffuse optical spectroscopy)"을 사용하여, 단 한 번의 절개 없이 건강한 성인의 "동네"를 들여다봅니다.

연구진은 이 첨단 손전등이 허벅지(큰 다리 근육 위)와 배라는 두 가지 특정 지점에서 남녀 간의 차이를 포착할 수 있는지 확인하고자 했습니다. 그들은 단순히 빛에만 의존하지 않고, 휴대용 초음파 스캐너(신체의 소나와 같은 역할)를 사용하여 근육 위에 덮인 피부와 지방층의 두께를 정확하게 측정했습니다. 연구진은 모두 비슷한 연령대와 체중을 가진 23명의 건강한 성인(남성 10명, 여성 13명)을 대상으로 조사했습니다.

그들이 발견한 결과는 다음과 같으며, 이는 우리 몸이 어떻게 비밀을 숨기고 있는지에 대한 매혹적인 이야기를 들려줍니다.

허벅지: 두 층의 이야기
허벅지에 빛을 비추었을 때, 결과는 남성과 여성에게 매우 달랐습니다. 여성의 경우, 빛이 두꺼운 지방층에 갇힌 것처럼 보였습니다. 측정 결과 높은 수준의 지질(지방)과 낮은 수준의 수분 및 혈액이 나타났습니다. 이는 타당한 결과인데, 연구에 참여한 여성들은 평균적으로 남성보다 두 배 이상 두꺼운 피하 지방층(피부 바로 아래의 지방)을 가지고 있었기 때문입니다(남성의 3.7mm 대비 여성은 약 8.8mm). 이 지방층이 너무 두꺼웠기 때문에 빛이 그 아래의 근육에 도달할 수 없었습니다. 그것은 마치 3피트의 눈(지방)으로 덮인 지붕 위에 서서 지하에서 연주하는 밴드의 소리를 들으려고 애쓰는 것과 같았습니다. 눈(지방)이 소리(빛)를 차단하여 밴드(근육)를 보지 못하게 만든 것입니다.

남성의 이야기는 조금 더 복합적이었습니다. 남성의 약 절반은 얇은 지방층(3mm 미만)을 가지고 있었습니다. 이 경우, 빛은 실제로 지방을 뚫고 들어가 아래의 근육을 "볼" 수 있었습니다. 이들은 근육 조직의 전형적인 특징인 높은 수준의 수분과 혈액을 보여주었습니다. 나머지 절반의 남성은 더 두꺼운 지방을 가지고 있었으며, 그들의 결과는 여성의 결과와 비슷하게 나타났습니다. 이는 빛이 얼마나 깊이 들어갈 수 있는지에 매우 민ంది하다는 것을 시사합니다. 지방층이 얇으면 장치가 근육과 지방을 구분할 수 있지만, 지방이 두꺼우면 주로 지방만을 보게 됩니다.

배: 지방뿐인 구역
조사기를 배로 옮겼을 때 상황이 바뀌었습니다. 남성이든 여성이든 상관없이, 빛은 오직 지방만을 보았습니다. 배의 지방층은 모두에게 두꺼웠으며(약 11~12mm), 이는 빛이 침투할 수 있는 깊이보다 깊었습니다. 따라서 장치는 남녀의 차이를 구별해내지 못했는데, 이는 두 경우 모두 상층의 지방층만을 샘플링했기 때문입니다. 흥 흥미롭게도, 연구진은 남성의 배 왼쪽과 오른쪽 사이의 혈류량에서 작은 차이를 발견했는데, 이는 대동맥이 몸의 왼쪽에 위치하기 때문일 것이라고 추측하고 있습니다만, 이는 미묘한 발견이었습니다.

이것이 중요한 이유
이 연구의 핵심 결론은 이 "손전등" 기술이 매우 잘 작동하지만, 결과를 올바르게 읽으려면 신체의 지도를 알고 있어야 한다는 것입니다. 이 장치는 조직 구성의 차이를 감지할 수 있지만, 지방층의 두께가 필터 역할을 합니다. 만약 지방이 너무 두꺼우면 장치는 그 아래의 근육을 볼 수 없습니다. 이는 향-의학적 검사에서 매우 중요합니다. 만약 의사들이 근육 건강을 모니터링하거나 체성분의 변화를 감지하기 위해 이 기술을 사용하고자 한다면, 빛이 정확히 무엇을 보고 있는지 알기 위해 (아마도 초음파를 통해) 지방 두께를 먼저 측정해야 합니다.

연구진은 이것이 "예비 연구(pilot study)"임을 주의 깊게 밝히고 있는데, 이는 아이디어가 작동함을 증명하기 위한 첫 단계라는 의미입니다. 그들은 체성분의 모든 미스터리를 풀었다고 주장하는 것이 아니라, 빛 측정과 초음파를 결려 사용하는 것이 남녀의 조직 차이를 이해하는 강력한 방법임을 보여주었습니다. 또한 그들은 모든 데이터를 공개하여, 다른 과학자들이 자신들의 "손전등" 기록을 사용하여 우리 몸을 통과하는 빛의 경로에 대한 더 나은 모델을 구축할 수 있도록 초대했습니다. 요컨대, 그들은 적절한 도구와 약간의 수학이 있다면, "안개"의 두께가 빛 자체만큼이나 중요하다는 점을 기억하는 한, 우리 피부 아래의 숨겨진 도시를 들여다볼 수 있다는 것을 증명했습니다.