| ###염증조절유전자 발견-당뇨 상관성 규명
염증조절 유전자가 발견되면서 염증과 당뇨의 상관관계가 명확히 드러났다. 염증 반응이 억제되면 혈당이 떨어지고, 염증 반응이 활성화되면 혈당이 높아진다는 것이다.
한국생명공학연구원 세포치료제연구센터 최인표 박사 연구팀은 스위스 연구팀과 공동으로 교육과학기술부(이하 교과부)가 지원하는 글로벌연구실(GRL)사업에 참여해 염증조절 유전자를 규명하고, 염증과 당뇨병과의 상관관계를 명확히 밝혀냈다.
이 연구결과는 생명과학분야 세계적 권위지인 네이처(Nature)의 자매지인 Nature Immunology에 21일 게재됐다.
연구팀은 염증과 당뇨를 동시에 조절할 수 있는 두 개의 유전자 VDUP1와 NLRP3를 발견했다. VDUP1와 NLRP3가 세포 내에서 결합을 통해 염증과 인슐린을 생성하는 베타세포의 기능을 조절하는 것을 확인해 염증과 당뇨의 관계를 밝혀냈다.
최근 염증반응은 암, 당뇨 등 많은 질환에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 염증반응을 조절하는 중요한 인자는 염증 싸이토카인(cytokine)들이다. 이들 싸이토카인들은 여러 면역세포들에서 발현되며 우리 몸의 중요한 기능을 조절하는 중요한 단백질들이다. 이들 중 IL-1은 가장 먼저 밝혀진 염증 싸이토카인으로 가장 중요한 염증조절 인자.
IL-1은 전구체 IL-1 상태로 세포 안에 저장돼 있다가 염증신호가 오면 잘려져서 활성을 갖는 IL-1으로 만들어진 후 세포 밖으로 나가 여러 기능을 조절한다. 이때 염증신호를 받아 IL-1 분비를 조절하는 단백질들이 세포 내에 있는데 이들을 inflammasome(염증조절결합체)라고 부른다. 이 염증조절결합체는 여러 단백질의 결합체로 핵심 단백질은 NLRP3로 확인됐다. NLRP3 유전자가 결핍이 되면 IL-1 분비에 문제가 생긴다.
또 연구팀은 염증조절결합체를 이루는 새 유전자 TXNIP(VDUP1)를 밝혀냈다. VDUP1은 NLRP3와 결합해 IL-1 분비에 핵심적인 역할을 담당했다. 즉, 두 유전자 중 하나만 결핍되도 IL-1 분비와 염증반응이 문제가 된다는 것.
더불어 IL-1의 저해제를 처리하면 고혈당증이 억제되고, 당뇨 환자에서 VDUP1이 증가되며, VDUP1 유전자가 결핍이 된 생쥐에서는 혈중 포도당이 떨어진다는 사실을 활용해 포도당 주입시 체장세포에서 VDUP1이 증가하고, 인슐린 주입시 VDUP1이 감소함을 확인했다.
VDUP1과 NLRP3가 결핍이 된 췌장세포에서는 포도당에 의한 IL-1 분비가 현격히 감소된다는 사실도 규명했다. 또 인슐린을 처리하면 베타세포에서 포도당에 의한 VDUP1의 발현을 억제하고 IL-1 생산이 억제된다는 사실을 알아내고 VDUP1-NLRP3 결합체는 베타세포에서의 포도당에 의한 IL-1 생산, 염증조절에 중요한 역할을 함을 관찰했다.
교과부는 "이 연구결과는 앞으로 염증조절 그리고 염증과 당뇨병의 상관관계 그리고 염증과 당뇨병 질병의 치료제를 개발하는데 중요한 기반이 될 것으로 기대된다"고 밝혔다.
###당뇨, '심혈관질환' 합병증 발병 경로 규명
당뇨로 인해 심혈관질환 합병증이 발생하는 경로가 규명돼 관심이 쏠린다.
서울성모병원 신장내과 박철휘-장윤식 교수 연구팀은 당뇨 환자에게서 심혈관질환의 빈도가 높은 이유가 신생혈관 생성에 중요한 역할을 하는 혈관내피세포 성장인자(VEGF)와 관련 수용체(Receptor)의 기능이 억제된 데 따른 것이라는 연구결과를 최근 발표했다.
연구팀은 제2형 당뇨를 앓는 쥐에게 저산소증 발생시 혈관 생성에 중요한 역할을 하는 혈관내피세포 성장인자(VEGF)와 VEGFR-2 수용체를 선택적으로 차단해 그 쥐에게 나타나는 당뇨병성 심근병의 변화를 관찰했다.
당뇨를 앓는 쥐에서는 심근내 혈관의 결핍과 저산소증이 유발되고, 심장구조의 변화와 심장기능의 장애가 관찰됐다.
혈관내피세포 성장인자(VEGF)와 VEGFR-2 수용체의 억제가 혈관내피세포의 손상 및 세포 사멸을 초래한다는 사실을 규명한 것이다.
혈관내피세포 성장인자(VEGF)와 VEGFR-2 수용체가 억제되면 심근 내 혈관세포가 부족하게 되고, 저산소증까지 생겨 심장 구조가 변하면서 좌심실 비대, 심근 내 섬유화 및 심근 내 염증반응을 유발해 기능적으로 심장 이완기 및 수축기 기능 장애를 가져온다는 것.
이는 또한 최근 암 치료에 활용되는 혈관내피세포 성장인자 억제제가 당뇨 환자에게서 당뇨병성 심근병을 유발할 수 있음을 밝힌 것이다.
연구팀은 "당뇨병성 심근병에서도 혈관생성 성장인자가 새로운 치료 약제로 사용될 수 있다는 가능성을 찾았다"고 말했다. 이 연구 결과는 미국 당뇨학회지 'diabetes' 최근호에 게재됐다.
한편, 당뇨는 국민 10명 가운데 1명이 앓는 만성질환으로 고혈압 등 심혈관질환 합병증 발생율이 높다. 당뇨 환자의 70%가 심혈관질환 관련 요인으로 사망하는 것으로 전해진다.
###비만, '당뇨' 유발 기전 규명
비만이 당뇨로 진행되는 기전을 한국인 과학자가 세계 최초로 규명해 화제다. 인슐린 활동을 방해하는 것으로 알려졌던 체내 물질 p85가 비만으로 인해 당뇨 등 여러 질환을 야기하는 것을 오히려 막는다는 것이다.
p85는 인슐린 전달체계, 세포분화, 성장 등에 관여하는 체내 생성 물질이다.
네이처 메디슨은 최근 미국 하버드의대에서 박사 후 연구과정 중인 박상원 박사의 이 같은 연구결과를 게재했다.
연구팀이 일반 쥐와 비만 쥐를 대상으로 연구를 진행한 결과, 일반 쥐의 경우 굶긴 후 밥을 먹으면 1시간 뒤 소포체 스트레스를 없애는 데 관여하는 XBP1이 세포 핵에 들어가 이 소포체를 파괴했으나 비만 쥐는 이같은 현상이 관찰되지 않았다.
그러나 p85를 비만 쥐에 주입하자 소포체 스트레스가 감소했고 혈당농도 역시 정상으로 회복되는 것으로 조사됐다.
즉, 소포체 스트레스를 없애는 데 관여하는 효소 XBP1, PI3K를 조절하는 p85가 비만의 질병화에 가장 중요한 역할을 한다는 사실을 연구팀이 세계 최초로 규명해낸 것이다.
한편, 비만이 질병으로 나아가는 첫 단계는 소포체(Endoplasmic Reticulum/ER)에서 시작된다. 단백질 형성에 관여하는 소포체에 잘못된 구조의 단백질이 쌓이면 소포체 스트레스가 결국 질병을 야기하는 것으로 알려져 있다. 그러나 소포체 스트레스가 왜 파괴되지 않고 계속 쌓여 질병을 야기하는 지 아직 밝혀지지 않았었다.
**고밀도콜레스테롤(HDL·좋은 콜레스테롤) 수치가 남자는 40㎎/㎗ 미만, 여자는 50미만인 경우를 ‘낮은 HDL증’으로 판정. HDL 수치가 낮으면 그만큼 허혈성 심질환의 발생률 및 사망률이 높아진다. 미국에서는 HDL 수치가 1㎎/㎗ 증가할 때마다 허혈성 심질환 위험도가 남성에서 2%, 여성에서 3% 가량 감소한다는 연구보고가 제시됐다. **미국의 경우, TC 200이내로 HDL-C 60이상으로 LDL-C는 100이내로 조절하는 것이 고지혈증치료의 목표임.
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제 목 : 염증-비만-당뇨병-심질환 관계
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