나이가 들면 떨어지는 근력, 뇌에서 원인을 찾다

- 흑질-선조체 도파민 신경계 항노화 유도로 근감소 억제 규명 -

□ 나이가 들면 근육이 약해지는 문제의 출발점이 ‘뇌’라는 연구 결과가 나왔다.

○ 뇌의 운동 관련 신경계에 항노화를 유도했을 때 골격근량과 운동능력이 보존돼 근감소증 항노화 치료제 개발의 새로운 전략이 될 것으로 기대된다.

□ 한국연구재단(이사장 홍원화)은 경북대학교 김상룡 교수, 이준영 교수, 남영표 박사, 김세환 박사와 한국뇌연구원 김재광 박사 연구팀이 흑질-선조체 도파민 신경계*의 기능 저하가 노화에 따른 근육량 감소의 근본적 원인 중 하나이며, 이와 관련된 신경시스템의 항노화 유도는 노화성 운동장애의 핵심인 근감소증을 억제할 수 있음을 규명했다고 밝혔다.

*흑질-선조체 도파민 신경계: 중뇌에 위치한 뇌영역인 흑질에서 선조체로 도파민이 전달되는 신경 회로. 이런 작동이 근육 움직임을 조절해 운동 조절에 중요한 역할을 함.

□ 노화로 인한 운동기능 저하와 근감소증은 노년기 삶의 질을 급격히 떨어뜨린다.

○ 운동 조절의 핵심 뇌 회로인 흑질-선조체 도파민 신경계는 노화에 매우 민감하고 운동능력과 밀접하게 연관돼 있다는 사실이 잘 알려져 있지만 직접적인 연관성을 밝힌 연구는 없었다.

○ 이를 실험적으로 규명하는 것에서 나아가 흑질-선조체 도파민 신경계의 항노화까지 유도할 수 있다면 고령층의 건강 수명을 늘리는 치료제 개발로 이어질 수 있다.

□ 연구팀은 노화로 인한 운동능력 저하와 근감소증 문제를 해결하기 위한 새로운 전략으로 노화에 취약한 흑질-선조체 도파민 신경계의 항노화 유도에 주목했다.

○ 먼저, 노령 생쥐 모델의 흑질 내에서 항노화 인자 중 하나인 시르투인3(SIRT3)*의 발현이 노화에 따라 감소한다는 것을 확인했다.

○ 도파민 신경세포 내에서 시트루인3의 발현을 증진시키는 유전자 전달 전략**을 사용했을 때, 미토콘드리아*** 기능이 활성화되고 노화 표지 단백질(p16INK4a)의 발현이 감소함을 규명했다.

○ 이렇게 시트루인3 발현을 높인 생쥐 모델에 대한 운동기능 평가 결과, 운동기능 저하가 완화됐고 골격근량 유지 효과도 확인했다.

○ 또한 골격근 조직 분석을 했을 때 해당 생쥐 모델에서 신경과 근육이 연결되는 부위인 신경근접합부 보호 효과도 입증했다.

*시르투인3(SIRT3): 포유류에서 발견되는 단백질 중 하나로 노화지연, 에너지 대사과정 조절 기능 등을 한다.

**유전자 전달 전략: 이 연구에서는 바이러스 기반 유전자 전달 방식(Adeno-associated virus, AAV)를 사용했다.

***미토콘드리아: 생물의 세포 속에 있는 중요한 세포 소기관으로, 이 연구의 핵심 인자인 시르투인3은 미토콘드리아 기능을 개선하는 역할을 한다.

□ 김상룡 교수는 이번 연구성과에 대해“나이가 들면서 누구에게나 나타나는 운동력 저하와 근감소증이 노화에 따른 뇌-운동신경계 기능 저하가 근본적 원인일 수 있음을 보여준다”며, “향후 신경계 보호 기반 맞춤형 항노화 치료제 개발로 이어질 수 있는 발판을 제공할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구 및 글로벌 기초연구실 사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 생화학·분자생물학 연구 분야의 세계적 권위지인 신호전달 및 표적 치료(Signal Transduction and Targeted Therapy, IF=40.8) 5월호에 게재되었다.