[단독] 저산소가 뇌기능장애로 이어지는 원인 규명
[단독] 저산소가 뇌기능장애로 이어지는 원인 규명
미국 케이스 웨스턴 리저브 의과대학 연구팀 성과

뇌세포 보호하는 저산소증 유도인자가 뇌 기능 손상 가져와

후속 연구 통해 보호기능은 유지하고 부작용은 막는 약물도 발견
  • 서정필
  • admin@hkn24.com
  • 승인 2020.10.23 08:08
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[헬스코리아뉴스 / 서정필] 저산소 상태에서 나타나는 뇌세포 장애는 공교롭게도 세포를 보호하려는 단백질의 부작용으로 인해 나타난다는 사실이 밝혀졌다.

저산소증 유도인자(hypoxia-inducible factor, HIF)는 전사인자(transcription factor) 중 하나로, 저산소증(hypoxia) 환경에 반응해 이에 대응하는 유전자(gene)의 전사(transcription)를 유도한다. HIF는 저산소증에 우리 몸이 대응하기 위해 필수적이며, 암(cancer)이나 빈혈(anemia) 발생 시에도 역할을 한다.

산소는 생명체의 활동에 필수적이므로 거의 모든 유기체는 산소 부족에 빠르게 반응하는 메커니즘을 진화시켰다. 앞서 지난해 노벨 생리의학상은 저산소증 유도인자 중 하나인 HIF-1α의 매커니즘을 근거로 우리 몸의 세포가 낮은 산소 농도를 감지하고 생존을 위해 어떻게 반응하는지를 발견한 미국과 영국 과학자 세 명(미국의 윌리엄 케일린과 그레그 서멘자, 영국의 피터 랫클리프 교수)에게 돌아가기도 했다.

폴 테사르(Paul Tesar) 케이스 웨스턴 리저브 의과대학 교수
폴 테사르(Paul Tesar) 케이스 웨스턴 리저브 의과대학 교수

미국 케이스 웨스턴 리저브 의과대학(Case Western Reserve University School of Medicine) 연구팀은 최근, 뇌에 저산소 상태가 발생했을 때 산소 소비를 최소화하고 산소 공급을 최대화할 수 있게 하는 HIF가 뇌를 보호하는 역할만을 하는 것이 아니라 다른 불필요한 세포 체계도 작동시켜 결과적으로 뇌 기능을 망가뜨린다는 사실을 밝혀냈다.

연구팀은 먼저 HIF가 뇌줄기세포에서도, 심장이나 피부 등 다른 조직에서처럼 낮은 산소에서 세포 생존을 촉진하는 유익한 기능을 수행한다는 것을 확인했다. 하지만 뇌에서는 (다른 장기들에서와는 달리) 이전에 인식되지 않았던 다른 작용도 관찰됐다.

이에 연구팀은 후속연구를 통해 이러한 추가적 반응이 뇌줄기세포 기능을 손상시키는 것임을 입증했다.

연구 수석저자인 폴 테사르(Paul Tesar) 케이스 웨스턴 리저브 의과대학 교수(우측 사진)는 “이는 HIF가 신체의 모든 조직에서 세포 생존을 촉진하기 위해 진화했지만, 진화 과정에서 이들의 영향력이 커지면서 정상적 세포 기능을 교란시키는 의도하지 않은 결과를 초래한 것”이라고 설명했다.

원래 뇌세포를 저산소 상태에서 보호하려는 목표로 진화한 HIF가 오히려 장기적으로는 뇌를 망가뜨리는 역설이 발생한 것이다.

연구팀은 HIF의 해로운 영향을 극복하고 뇌줄기 세포 기능을 회복하기 위해 수천 개의 약을 실험했는데, 이로운 반응은 그대로 둔 채, 뇌손상을 유발하는 반응만 치료하는 약물을 발견하는 데까지 성공했다고 밝혔다.



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