일차 섬모 제거된 마우스 모델 '항상성 유지 기능' 멈춰
일차 섬모 없는 모델 마우스 '항상성 조절 기능' 손실, 렙틴 분비 감지 못했다
신체, 렙틴 분비량 감지하지 못해 포만감 느껴지지 않는 렙틴 저항성 나타났다
모델 마우스, 일반 마우스 포만감 느낄 때 렙틴 분비량 2ng/ml보다 많은 '3.5ng/ml' 분비
굶더라도 렙틴 분비 감지하는 민감도 낮아 음식 섭취 유도에 '무반응'
김 교수 "일차 섬모, 체내 에너지 과다 등 비만과 당뇨 등 대사 질환 치료할 하나의 단서"
논문 국제학술지 '대사-임상과 실험 최신호'에 게재
[보건타임즈] 세포 활동에 영향을 주는 것으로 알려진 일차 섬모가 배고픔을 감지해 우리 몸의 항상성 유지에 관여하는 것(논문보기)으로 확인됐다.
연세대 치과대학 구강생물학교실 김기우 교수(사진 左), 양동주 연구원(右) 연구팀은 일차섬모가 배고픔 신호를 감지한다며 26일 이같이 발표했다.
이 연구결과를 상세하게 정리한 논문은 'Primary cilia regulate adaptive responses to fasting'이란 주제로 국제학술지 '대사-임상과 실험(Metabolism-clinical and experimental, IF13.934) 최신호'에 게재됐다.
섬모(cilia)는 우리 몸을 구성하는 최소 단위세포의 특정 돌출 부위다.
이중 일차 섬모(primary cilia)는 체내 원활한 세포 활동을 유발하는 ‘세포의 안테나’로 불린다.
우리 몸은 열량 등 체내 조건을 일정 수준으로 유지하려는 항상성을 갖고 있다.
이를 통해 음식을 너무 많이 섭취하면 식욕을 떨어뜨리는 렙틴(leptin)의 분비량을 늘려 불필요한 에너지 흡수를 막는다.
반대로 음식 섭취량이 적으면 렙틴 분비량은 떨어뜨리는 것은 물론 스트레스‧피로‧두통‧구토 등 단식 반응을 일으키는 코르티코스테론(corticosterone), 테스토스테론(testosterone), T4의 분비량을 조절해 음식 섭취를 유도한다.
연구팀은 이전 연구에서 일차 섬모 기능에 이상이 생기면 신체의 에너지 조절 기능이 떨어져 비만이 발생한다는 사실을 밝힌 바 있다.
이에 기존 연구를 토대로 렙틴의 분비를 감지해 포만감을 느끼게 하며, 배고픔 신호가 나오면 코르티코스테론 등 내분비 호르몬 분비량을 조절해 음식 섭취를 유발, 항상성 유지에 관여하는 기관이 일차 섬모라는 가설을 세웠다.
연구팀은 일차 섬모를 제거한 모델 마우스와 일반 마우스에서 음식 섭취량 증가와 감소에 따른 렙틴과 내분비 호르몬 분비량을 비교했다.
이 결과, 일차 섬모가 없는 모델 마우스의 항상성 조절 기능이 손상된 것으로 나타났다.
음식 섭취량이 늘었을 때, 일차 섬모가 없는 모델 마우스는 예상대로 렙틴의 분비를 감지하지 못했다.
음식 섭취량이 늘자 렙틴 분비량이 증가했지만, 신체가 이를 감지하지 못해 포만감이 느껴지지 않는 렙틴 저항성이 나타났으며 렙틴은 계속 분비되는 이상 반응이 보였다.
모델 마우스의 평균 렙틴 분비량은 일반 마우스(2ng/ml)의 평균 분비량보다 3배 이상 높은 6ng/ml까지 늘어났다.
연구팀은 이어 모델 마우스와 일반 마우스를 24시간 이상 굶긴 뒤 식사량 감소에 따른 반응을 비교했다.
이 결과 일반 마우스에선 렙틴 분비량이 0.5ng/ml 이하로 거의 분비 되지 않아 음식 섭취가 정상적으로 유도된 것과 달리 모델 마우스에선 일반 마우스가 포만감을 느낄 때의 렙틴 분비량(2ng/ml)보다 많은 3.5ng/ml가 분비됐다.(그림)
일차 섬모가 없는 모델 마우스는 굶더라도 여전히 렙틴 분비를 감지하는 민감도가 낮아 음식 섭취에 유도 반응이 나타나지 않았다.
음식 섭취량이 줄어 배고픈 상태가 되면 코르티코스테론의 분비량은 증가, 테스토스테론과 T4 호르몬의 분비량은 감소하는 등 단식 반응이 일어나 항상성이 유지돼야 한다.
일반 마우스가 각각 +65ng/ml, -0.25ng/ml, -2.8ng/ml의 변화폭을 보이며 스트레스 등 단식 반응이 나타난 것과 달리 모델 마우스의 호르몬 변화폭은 +35ng/ml, -0.1ng/ml, -0.5ng/ml에 그쳐 항상성 조절을 위한 단식 반응을 보이지 않았다.
연구팀은 이 결과들을 통해 일차 섬모가 단식을 감지하는 것은 물론 단식에 대한 우리 몸의 보호 반응에 필수 기관이라는 결론을 냈다.
김 교수는 "일차 섬모는 우리 몸의 항상성을 유지하기 위해 호르몬과 단식 반응 감지에 핵심 역할을 한다"며 "체내 에너지 과다 등으로 비만과 당뇨 등 대사 질환을 치료할 수 있는 하나의 단서"라고 말했다.
기사최종편집일: 2024-04-26 22:33:08
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