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알츠하이머 질환과 특정 뇌 영역에서의 아르기닌 고갈

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작성자 : 의생명과학대학 날짜 : 작성일15-04-21 09:04 조회 : 1,274회

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제목: 알츠하이머 질환과 특정 뇌 영역에서의 아르기닌 고갈
 
 
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』에서 발췌 <2015-04-20>
 
 
외부 침입자로부터 신체를 방어하는 면역 시스템이 알츠하이머 질환에 일부 기여한다는 증거들이 늘어나고 있지만, 이 질환에 있어 면역이 정확히 어떤 역할을 하는지는 여전히 수수께끼이다. 그런데, 생쥐를 대상으로 한 듀크대학교의 새로운 연구 결과는 알츠하이머 질환에 있어 일반적으로 뇌를 보호하는 특정 면역 세포가 중요한 영양소인 아르기닌을 비정상적으로 소비하기 시작한다는 것을 시사한다. 그리고, DFMO 약물로 이 과정을 차단하면 질환모델 생쥐에서 특징적인 뇌 plaques와 기억 상실이 차단되었다.
 
Journal of Neuroscience에 3월16일 실린 이 새로운 연구 결과는 알츠하이머 질환의 가능성 있는 새로운 원인을 의미할 뿐만 아니라 새로운 치료 전략으로 이어질 수 있다. 실제로 아르기닌 소비가 질병 발달 과정에 그렇게 중요하다면, 이 과정을 차단하여 회복이 가능하게 할 수도 있을 것이라는 것이 선임 저자인 C. Colton 교수의 말이다. 알츠하이머 질환자의 뇌는 두 가지 특징을 보이는 데, plaque와 엉킴(tangles)이다. 프라크는 아밀로이드라는 달라붙는 단백질로 구성되고, 엉킴은 타우(tau)라는 단백질 가닥들이 뒤틀린 것이다.
 
이번 연구에서 CVN-AD라는 유형의 생쥐가 이용되었는데, 이 유형의 생쥐는 수년 전, 소수의 중요 유전자들을 스와핑(swapping)하여 동물의 면역 시스템을 사람의 것에 더 유사하도록 만들어진 것이다. 알츠하이머 질환 연구에 이용된 다른 생쥐에 비해서, CVN-AD 생쥐는 그 모든 특징, 즉, 프라크와 엉킴, 행동 변화 및 뉴런 소실을 보인다. 더욱이, CVN-AD 생쥐에서는 이들 증상이 점진적 발병하여 시간의 경과에 따라 이 질환이 어떻게 시작되는지를 중심으로 뇌를 연구하는 것을 가능케 한다고 한다.
 
이 생쥐의 생애를 통한 면역의 비정상성을 분석하여, 대부분의 면역 시스템 요소들이 같은 수로 유지되지만, 감염에 대한 제1 반응자로 알려져 있고, 소교(microglia)라고 하는 뇌에 존재하는 한 유형의 면역 세포가 질환 초기에 분열하고 변하기 시작한다는 것을 발견했다. 소교 세포는 그 표면에 분자 CD11c를 발현한다. 이들 세포를 분리하여 유전자 활성의 패턴에 대한 분석으로, 면역시스템의 억제와 관련된 유전자의 발현이 고조되는 것이 발견되었다. 또한 면역 시스템을 고조시키는 일을 하는 유전자들의 발현이 약화되는 것도 발견되었다.
 
이들 발견이 놀라운 이유는 이 영역이 아니라고 생각되었던 것 즉, 면역 시스템의 억제가 알츠하이머 질환에서 일어난다는 것이라는 것이 Kan의 말이다. 이전의 가정은 면역 시스템을 활성화시키는데 관여하는 분자들이 유리하고, 그로 인해 뇌가 손상될 것이라는 생각이었다. CD11c 소교와 아르기닌을 분해하는 arginase가 기억과 관련되고 뉴런이 죽는 바로 그 동일 뇌 영역에서 높게 발현된다는 것을 이 연구팀이 발견한 것이다.
 
모델 생쥐에서 증상이 나타나기 전에 Difluoromethylornithine (DFMO)으로 아지네이스 활성을 차단하면, 생쥐의 뇌에서 CD11c 소교 수와 플라크 발달이 줄어드는 것이 확인되었다. 그리고 그 생쥐는 기억력 검정에서 더 뛰어났다. 이 모든 결과는 아미노산 고갈이라는 국지적 프로세스가 차단되면, 적어도 생쥐에서는 알츠하이머가 차단될 수 있다는 것을 시사한다.
 
DFMO는 일부 암 치료제로 임상 시험이 진행되고 있으나, 알츠하이머에 대한 치료요법으로는 시험되지는 않았다. 이번 새로운 연구에서 콜톤 그룹은 증상이 시작되기 전에 DFMO를 처방했다. 현재 이 연구팀은 DFMO가 증상이 나타난 후에도 알츠하이머의 특징들을 치료할 수 있는지 여부를 조사하고 있다.
 
이번 연구 결과가 사람이 아르기닌을 더 많이 먹거나 식품 첨가물을 섭취해야 한다는 것을 의미하는가? 대답은 “아니오”라는 것이 코튼 교수의 말이다. 그 부분적 이유는 혈류와 뇌간 장벽(the blood-brain barrier)이라고 하는 촘촘한 세포들 망과 혈관이 얼마나 많은 양의 아르기닌이 뇌로 들어갈지를 결정하기 때문이다. 더 많이 먹는다고 뇌의 필요한 장소로 더 많이 들어가는 데 도움이 되는 것은 아닐 것이라는 것이다. 게다가 이 연구자들의 이론이 옳다면, 효소 아르기네이스가 차단되지 않으면 아르기닌 분해는 지속될 것이기 때문이다.
 
 
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