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뇌세포 속 퇴화흔적인 줄 알았더니.. '뼈와 대사 동시 조절'

최종수정 2020.10.22 12:00 기사입력 2020.10.22 12:00

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동물(생쥐)모델에서 시상하부 일차섬모의 역할 확인
비만 등 대사와 골 질환 동시 조절 기전 제시해

시상하부 복내측핵 SF-1 뉴런 일차섬모 결손시 에너지 대사의 항상성이 무너지는 것을 나타내는 자료.

시상하부 복내측핵 SF-1 뉴런 일차섬모 결손시 에너지 대사의 항상성이 무너지는 것을 나타내는 자료.



[아시아경제 황준호 기자] 우리 몸의 뇌 시상하부 신경세포에 존재하는 일차섬모의 기능이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다. 기존에는 퇴화된 흔적기관으로 치부됐던 일차섬모가 에너지 대사와 뼈의 형성에 필수적인 역할을 하는 세포소기관임을 확인한 것이다. 연구진은 향후 비만이나 당뇨 등 대사 질환과 동반되는 골 질환(골다공증 등)을 표적으로 하는 약물 개발에 중요한 단서가 될 것으로 예상했다.


김기우 연세대 치과대학 교수의 연구팀은 일차섬모의 이같은 기능에 대해 밝혀, 관련 논문이 '저널 오브 클리니컬 인베스티게이션'에 실렸다고 21일 밝혔다.

퇴화된 기관의 흔적인 줄 알았던 일차섬모의 비밀
시상하부 복내측핵 일차섬모 결손에 의한  골 항상성의 변화

시상하부 복내측핵 일차섬모 결손에 의한 골 항상성의 변화



일차섬모는 코점막, 폐 표면에 있는 운동성 섬모와 달리, 운동성이 없는 미세소관으로 감각기관에서 다양한 감각을 전달하는 수용체로 알려져 있다. 하지만 연구팀은 선행연구를 통해 뇌 시상하부 복내측핵에 존재하는 특정 신경세포(SF-1)가 에너지 대사에 중요한 역할을 하며, 이 신경세포 표면에 유난히 긴 일차섬모가 존재한다는 것을 밝힌 바 있다. 여기에 더해 이번 연구에서는 일차섬모가 에너지 대사 조절에 미치는 영향을 연구했다. SF-1에서 일차섬모가 만들어지지 않는 결손 동물모델을 구축해 결과를 살폈다.


연구팀은 연구 결과 일차섬모가 결손된 생쥐모델에서 심한 비만이 나타났다고 밝혔다. 이는 산소 소비량 감소와 에너지 소비 결함 등에 따른 에너지 대사 위축으로 인한 것임도 알아냈다. 실제 자율적으로 신체를 긴장하게 하는 교감신경 활성의 척도인 혈중 노르에피 네프린이 생쥐모델에서 현저히 낮게 나타난 것이다. 연구팀은 일차섬모 결손이 교감신경 활성을 떨어뜨려 식욕억제 호르몬 렙틴에 대한 민감성이 떨어졌고 이로 인해 과섭취가 일어났다고 설명했다.


대사와 뼈항상성에 필수적
연구 내용을 축약한 그림. 일차섬모의 기능적 장애는 교감신경 활성의 저하를 초래할 뿐만 아니라, 에너지 균형 조절 호르몬인 렙틴(leptin)의 기능저해를 초래, 결과적으로 에너지 불균형에 의한 비만을 야기한다. 이와 함께, 저하된 교감신경 활성에 의해 골 대사의 균형이 무너지고 이는 골밀도의 변화를 초래한다.

연구 내용을 축약한 그림. 일차섬모의 기능적 장애는 교감신경 활성의 저하를 초래할 뿐만 아니라, 에너지 균형 조절 호르몬인 렙틴(leptin)의 기능저해를 초래, 결과적으로 에너지 불균형에 의한 비만을 야기한다. 이와 함께, 저하된 교감신경 활성에 의해 골 대사의 균형이 무너지고 이는 골밀도의 변화를 초래한다.



연구팀은 일차섬모 결손 생쥐에서 골밀도 증가도 관찰했다. 뼈를 파괴하는 파골세포가 감소한 반면, 뼈의 형성 속도는 빨라졌다. 비만과 별개로 자율신경 조절 이상에 따라 골항상성이 무너진 결과다.

연구팀은 교감신경활성에 관여하는 일차섬모가 에너지대사와 뼈항상성 유지에 필수적이라는 이번 결과를 토대로, 일차섬모의 활성 및 길이유지에 관여하는 요인에 대한 후속연구를 계획하고 있다고 밝혔다.




황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr

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