노화는 신체 곳곳에서 동시다발적으로 진행된다. 한 부위에서 노화가 진행되면, 보통 다른 부위에서도 노화가 함께 나타난다. 이 대목에서 의아한 부분이 있다. 신체 곳곳의 세포들은 각기 다른 기능을 수행하는 존재들이며, 저마다 재생 능력과 스트레스 노출 정도, 유전자 발현 등이 다르다. 하지만 노화는 비슷한 시기에 비슷한 속도로 이루어진다.
국내 연구팀이 이러한 현상의 이유를 밝혀냈다. 노화가 진행되는 원인, 이른바 ‘노화된 세포의 전이 메커니즘’이다. 또한, 이 과정을 막을 수 있는 새로운 전략도 함께 제시했다.
노화 세포 확산, 노화가 진행되는 원인
‘노화 세포(Senescent cell)’란, 스트레스나 손상 등으로 인해 더 이상 복제·분열을 하지 않는 세포를 말한다. 세포의 주요 기능을 멈춘 채 대사 활동 및 신호 분비만 지속하는 것이다.
여기에 또 다른 문제가 있다. 노화 세포들이 주변에 염증 물질과 ‘노화 유도 신호’를 내보내, 정상적인 세포들마저 늙게 만든다는 것이다. 비유하자면 주위 사람들에게 ‘적당히 일하고 그냥 쉬어’라고 전파하는 것과 비슷하다. 이를 ‘노화-연관 분비 표현형(SASP)’이라고 부르며, 노화가 진행되는 원인이 된다.
이 SASP로 인해 나이가 들어갈수록 조직 내 노화 세포가 축적돼 간다. 즉, 노화가 진행되는 원인은 조직과 장기에 노화 세포의 비중이 점점 높아지기 때문이고, 이로 인해 전반적인 기능이 떨어지는 것은 물론, 문제가 생겼을 때 회복하는 능력도 점차 약해지는 것이다. 나이가 들수록 체내 곳곳에 염증이 흔하게 발생하는 것도 노화 세포로 인해 회복 능력이 감소하기 때문이다.
노화를 온몸으로 퍼뜨리는 물질
고려대학교 의과대학 융합의학교실 전옥희 교수 연구팀은 이러한 현상이 일어나는 메커니즘을 세계 최초로 규명해냈다. 연구팀에 따르면 ‘HMGB1(High Mobility Group Box 1)’이라는 이름의 단백질이 노화가 진행되는 원인이다. 세포에서 일어나는 노화 현상을 ‘전신으로 확산’시키는 핵심 역할을 한다는 것이다.
연구팀은 실험을 통해 노화 세포에서 분비된 HMGB1이 혈류를 통해 전신으로 퍼진다는 것을 확인했다. HMGB1은 다른 곳으로 이동하며 정상적인 세포와 조직의 노화를 유도하는 작용을 한다. 연구팀에 따르면, 특히 근육 조직에서의 재생을 늦추고 기능 저하를 일으키는 것으로 알려졌다. 일정 나이 이후로 근손실이 발생하고 점점 가속화되는 원인을 찾아낸 셈이다.
연구팀은 또한 ‘환원형 HMGB1(ReHMGB1)’이라는 형태의 단백질이 전신에 노화가 진행되는 원인이라는 데 주목했다. 이 단백질은 단순히 노화 세포에서 분비되는 물질이 아니라, 노화를 확산시키는 핵심 인자일 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다.
노화된 조직의 회복 가능성 제시
연구팀은 HMGB1의 활성을 줄이기 위한 연구도 병행했다. 쥐 모델을 대상으로 HMGB1을 차단하는 항체를 투여하고 그 결과를 관찰했다. 그러자 전신의 염증이 줄어들고, 손상된 근육의 재생 및 근육 기능도 향상됐다. 연구팀은 또한, HMGB1이 세포에 신호를 전달하는 통로인 ‘RAGE 수용체’를 차단했을 때도 노화 유도 효과가 줄어든다는 것을 확인했다.
뿐만 아니라, 연구팀은 ‘노화세포 유래 물질의 전달’이라는 비세포 자율적 메커니즘이 노화 및 연관 질환의 원인이 될 수 있다는 점을 발표한 바 있다. 이번 연구는 노화가 발생하는 원인을 규명한 데 그치지 않고, ‘혈액을 통해 온몸으로 노화가 전이되는 과정’을 밝혀냈다는 점에서 한층 더 주목할 만하다. 여기에 노화의 원인 물질을 조절해, 조직 기능 회복 가능성까지 보여줬다는 점에서 더욱 큰 의미를 갖는다.
이번 연구는 과학기술정보통신부의 마이오카인 융합연구센터(MRC), 중견연구지원사업 등으로 진행됐다. 연구 결과는 내분비대사 분야 국제 저널인 「대사-임상 및 실험(Metabolism-Clinical and Experimental, IF=10.9)」에 게재됐다.
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