나이가 들면서 근육이 약해지며 운동성 저하 등 다양한 문제를 유발한다.
'흑질-선조체 도파민 신경계'는 중뇌 흑질에서 선조체로 도파민을 전달하는 신경회로로, 근육 움직임을 조절하는 운동성에 중요한 역할을 한다.
이처럼 운동조절의 핵심 뇌 회로인 '흑질-선조체 도파민 신경계'는 노화에 매우 민감하고 운동능력과 밀접하게 연관된 것으로 알려졌지만, 직접적인 연관성을 밝힌 연구는 아직 없었다.
때문에 '흑질-선조체 도파민 신경계'의 항노화까지 유도할 경우 고령층의 건강 수명을 늘리는 치료제 개발도 기대할 수 있다.
항노화치료제 개발 기대
한국연구재단은 경북대 생명공학부 김상룡·이준영 교수, 남영표·김세환 박사, 한국뇌연구원 김재광 박사 공동연구팀이 '흑질-선조체 도파민 신경계'의 기능저하가 노화로 인한 근육량 감소의 근본적 원인 중 하나이고, 이와 관련된 신경시스템 항노화 유도로 노화성 운동장애의 핵심인 근감소증을 억제할 수 있음을 규명했다고 13일 밝혔다.
이를 토대로 뇌의 운동신경계에 항노화를 유도해 골격근량과 운동능력을 보존, 근감소증 항노화치료제 개발의 새로운 전략이 될 것으로 기대된다.
연구팀은 노화로 인한 운동능력 저하와 근감소증 문제를 해결하기 위한 새로운 전략으로 노화에 취약한 흑질-선조체 도파민 신경계의 항노화 유도에 주목했다.
이에 연구팀은 노령 생쥐의 흑질 내에서 항노화 인자 중 하나인 '시르투인3(SIRT3)'의 발현이 노화에 따라 감소한다는 것을 확인했다. 시르투인3은 포유류에서 발견되는 단백질로, 노화지연과 에너지 대사과정 조절에 관여한다.
또 이를 통해 도파민 신경세포 내에서 시트루인3 발현을 증진시키는 유전자 전달 전략을 사용하면 미토콘드리아 기능이 활성화되고 '노화 표지단백질(p16INK4a)'의 발현이 감소함을 규명했다.
실제 시트루인3 발현을 높인 생쥐를 평가한 결과 운동기능 저하 완화와 골격근량 유지 효과를 확인했다.
아울러 골격근 조직 분석결과 해당 생쥐에서 신경과 근육이 연결되는 부위 신경근접합부를 보호하는 효과도 입증했다.
김 교수는 "이번 연구는 노화에 따른 운동기능 저하와 수의근 손실의 주 원인이 흑질 도파민 신경세포 기능 저하와 밀접하게 연관되어 있음을 최초로 규명한 것"이라며 "향후 노인성 운동장애와 중추 운동신경-수의근 연계에 대한 후속 연구가 병행된다면 맞춤형 치료제 개발에 기여할 것으로 기대된다"고 설명했다.
한편, 이번 연구결과는 생화학·분자생물학 분야 국제학술지 '신호전달 및 표적치료(Signal Transduction and Targeted Therapy, IF=40.8)' 5월호에 게재됐다.
