의과대학 강종순 교수 연구팀, 노화성 근육감소증 치료제 개발 가능성 제시

신체의 약 40%를 차지하는 골격근은 신체기관 중에서 제일 큰 에너지를 소모 및 저장하고, 활동 시 다양한 myokine들을 분비하는 기관이므로 골격근의 기능 저하 및 감소는 신체에 매우 심각한 영향을 미칠 수 있다. 노화, 만성질환, 신체활동 저하에 의해 유발되는 골격근 소모증은 대사질환, 만성염증, 심혈관계질환 및 암과 같은 이차성질환의 유병률 및 증세를 악화시키며, 이에 따른 사망률을 증가시킨다. 

우리나라의 고령화 속도는 유례가 없을 정도로 급진적이다. 2019년 통계청 자료에 의하면, 우리나라의 65세 이상 고령인구비율은 2045년에 37%로 현재 세계1위 고령화 사회인 일본을 넘어설 전망이다. 노화성 근골격근 소모증(Sarcopenia)은 2016-2018년에 미국, 유럽 일본에서 질병으로 분류되었으며, 치료제의 개발이 시급한 부분으로 다양한 글로벌 제약회사에서 치료제개발을 시도하였으나 현재까지 치료제가 없다. 노화성 근감소는 근육의 mitochondria 활성 변화, 단백질 대사변화, 줄기세포의 조기노화와 같은 재생력 소실등과 같이 다양한 기저기전을 가지고 있다. 

우리대학 의과대학 강종순 교수 연구실에서는 근육 노화와 관련하여 다양한 분자적 기전연구를 수행하면서 노화성 근감소증 치료제 개발에 노력하고 있다. 최근 두 개의 근육노화관련 연구결과들을 분야 최상위 저널인 Journal of  Cachexia, Sarcopenia and Muscle(impact factor 10.75)에 2월 27일(목) back to back으로 개재하였다. 이번 연구들은 미국 뉴욕의 Mount Sinai 의과대학과 DGIST 연구팀과의 공동으로 추진되었다.

첫 번째 논문은 본 연구실의 배주현 학생이 제1저자로 참여하여 근육줄기세포의 조기노화의 분자적 조절기전 연구를 수행하였다. 세포막에 존재하는 Cdon이라는 단백질을 근육줄기세포 특이적으로 제거하면, 손상 시 활성화되어 증식 및 분화를 거쳐 근육을 재생하는 과정을 수행하지 못하고, 줄기세포가 조기노화 된다는 사실을 알게 되었다. 이는 Cdon이 근육줄기세포가 세포막에서 성장인자 FGF receptor의 조절에 매우 중요한 역할을 하며, 줄기세포와 미세환경의 상호작용에 Cdon이 절대적으로 필요하다는 것을 알게 되었다. 따라서 노화성 근감소증에서 나타나는 근육줄기세포의 재생력저하를 제어하기 위하여, Cdon이 중요한 표적이 될 것이며, Cdon의 유도체발굴을 통하여 치료제 개발이 가능할 것으로 기대된다.   

[그림1] Cdon은 Pax7을 발현하는 근육줄기세포에 발현하며 (A), tamoxifen (tmx)을 주입하여 Cdon을 근육줄기세포에서 제거시킨 후 뱀독을 주입하여 근육 손상으로 유도되는 근육의 재생력을 분석한 결과, Cdon이 결핍된 근육줄기세포는 재생력이 저하되는 것을 알 수 있다 (B). 

두 번째 논문은 본 연구실의 김혜빈 학생이 제1저자로 참여하여 근육에서 mitochondria 활성조절을 할 수 있는 약물인 인도프로펜이 노화쥐에서 근육기능 감소와 근육소모를 제어하는 효능이 있다는 것을 밝혀냈다. 이러한 효능은 인도프로펜이 노화근육에서 mitochnodria의 활성을 통하여 에너지 효율을 증가시킬 뿐만 아니라, 단백질 분해를 억제하는 반면 단백질 합성을 촉진하는 효과가 있다는 사실을 알게 되었다. 이는 인도프로펜이 PDK1에 직접 결합을 통하여 단백질 합성 기전인 AKT/S6K pathway를 활성화시켜서 야기된다는 것을 규명하였다. 노화성 근감소증에서 단백질 분해가 과도하게 일어나며, 단백질합성이 저하된다는 것이 보고되어 있음으로 노화성 또는 질환관련 근소모증 제어에 매우 중요한 치료제 개발의 단서가 될 것으로 기대된다. 

[그림2] 인도프로펜을 2달간 처리한 26개월 노화쥐의 근육에서 특히 감소한다고 알려져 있는 해당성 근섬유인 typeII 근섬유들의 단면이 커져 있으며, 이는 근육양 및 근력의 증강에 기여한다.

[그림3] 의과대학 분자세포생물학과 줄기세포 분화연구실 단체사진