고칼로리 식이 당뇨병 유발 기전, 국내서 세계 최초 규명

[한국경제TV 김수진 기자]

고칼로리 식이가 당뇨병을 유발하는 기전을 서울대병원 연구팀이 세계 최초로 규명했다.

서울대병원 순환기내과 김효수 교수 연구팀은 인슐린 저항성과 관련된 아디포카인인 ‘리지스틴(Resistin)’이 미토콘드리아 구조 변형·기능 저하를 유발시켜 당뇨병을 일으키는 사실을 확인했다고 19일 밝혔다.

미토콘드리아는 세포의 활동에 필요한 에너지를 만드는 세포 내 중요한 소기관이다. 기능에 이상이 생기면 당뇨병, 대사증후군, 퇴행성뇌질환이 일어난다고 추정되고 있다. 또한 성인병의 근원인 비만증이 미토콘드리아 기능 장애를 유발하는 것은 알려진 바 있다.

연구팀은 생쥐의 지방세포에서 분비되는 호르몬으로서 인슐린 저항성을 유발하는 물질이지만, 인간에서는 백혈구에서 분비되는 사이토카인으로서 만성염증을 야기하는 물질로 알려진, ‘리지스틴’에 주목했다. 지금껏 인간에서 리지스틴과 당뇨병 발생과의 인과관계는 알려져 있지 않았다.

연구팀은 생쥐를 인간의 리지스틴이 과분비되는 유전자 조작 생쥐(인간화 리지스틴 생쥐)와 그렇지 않은 대조군(리지스틴 녹아웃)으로 나눠 고칼로리 식이를 3개월 동안 먹인 후, 근육에서의 미토콘드리아의 구조를 전자현미경으로 관찰했다.

그 결과, 대조군 생쥐는 미토콘드리아가 정상상태를 유지했지만 인간화 리지스틴 생쥐는 미토콘드리아가 비정상적으로 쪼개지는 것으로 드러났다.

연구팀은 리지스틴이 미토콘드리아를 파괴시키는 것을 발견하고, 인간 근육세포를 이용하여 그 기전을 연구했다. 리지스틴은 근육세포 표면의 캡1 수용체에 결합, 세포 내 미토콘드리아로 이동하면서 MAM(미토콘드리아와 소포체를 연결하는 막)을 형성했다. 동시에 PKA 신호전달 경로를 활발하게 만들어 미토콘드리아 분열에 중요한 Drp1 단백질을 인산화·활성화시켜 궁극적으로 미토콘드리아 구조를 파괴한다고 밝혔다. 이렇게 되면 근육세포 포도당 사용이 저하돼 당뇨병을 유발할 수 있다.

연구팀은 리지스틴을 차단하면 고칼로리 식이 하에서도 미토콘드리아 기능 저하가 예방된다는 사실도 밝혀냈다.

또한, 치료를 위해 리지스틴과 캡1이 결합하는 것을 억제하는 펩타이드를 개발했으며, 해당 펩타이드 치료제가 미토콘드리아 기능 저하를 예방하고 고칼로리식이하에서도 당뇨병 발생을 예방한다는 것을 증명했다.

김효수 교수는 "이전에 발표한 결과와 연계해 보면 리지스틴-캡1 결합체가 당뇨병과 지방간 같은 비만증 대사질환의 치료제 개발에 유망한 표적이 될 수 있음을 시사한다"며 "현재 리지스틴과 그 수용체인 캡1 단백질간의 상호 결합을 억제함으로써 염증 현상을 완화시키는 항체를 개발했고, 이를 대사질환을 비롯한 염증성 장질환 등의 새로운 치료제로서 개발하고 있다"고 말했다.

한편, 이번 연구는 보건복지부의 재원으로 연구중심병원 사업의 지원을 받아 이루어졌으며, 연구 결과는 대사질환 분야 학술지 '신진대사(METABOLISM: Clinical and Experimental)' 온라인판 최신호에 게재됐다.

김수진기자 sjpen@wowtv.co.kr