세포 죽음 막기 위해 뇌가 보내는 SOS 신호는?

신경전달물질 옥토파민의 기능 밝혀내

옥토파민이 세포의 죽음을 예방하기 위해 뇌 세포와 상호작용한다는 것을 발견했다. [사진= 게티이미지뱅크]

포유류에 미량으로 존재하는 신경전달물질 옥토파민의 기능이 드러났다. 미국 노스웨스턴대 의대 연구팀은 인간의 뇌에서 옥토파민이 세포의 죽음을 예방하기 위해 뇌 세포와 상호작용한다는 것을 발견했다. 생명활동을 위한 에너지 ATP의 부족으로 인한 세포사를 막기 위해 성상세포가 에너지를 만들도록 촉구하기 위한 뇌의 SOS 신호와 유사하다는 지적이다. 이번 연구는 뇌의 옥토파민 수치가 제대로 조절되지 않는 것과 관련이 있는 알츠하이머병, 파킨슨병, 그리고 양극성 장애에 대한 치료법을 찾는 데 도움이 될 수 있다.

연구팀은 옥토파민이 세포의 죽음을 예방하기 위해 포유류에서 뇌의 다른 세포들과 어떻게 소통하는지를 밝혀냈다. 뇌의 신경세포를 돕는 성상 세포의 배양에 옥토파민을 도입하면 세포 생존을 촉진하는 젖산 생성을 유발한다는 것을 발견한 것.

옥토파민은 포유류의 뇌에서 미량 발견되지만 그 기능은 에피네프린으로 대체되었다. 오랫동안 옥토파민은 진화의 잔재로만 여겨졌으며 인간의 뇌에서 하는 역할은 잘 알려지지 않았다.

이번 연구는 우선 인간 중추신경계 세포의 대다수를 구성하는 성상세포가 신경퇴행성 질환의 뇌 기능 장애에 어떻게 관여하는지 알고자 했다. 연구팀은 쥐의 대뇌피질에서 나온 성상세포 배양을 통해 특정 단계에서 옥토파민을 도입하는 것이 세포 생존을 촉진하면서, 성상세포에서 젖산 생성을 촉진한다는 것을 발견했다.

가브리엘라 카라보 피소 박사는 "우리의 연구는 포유류의 뇌에서 옥토파민이 작용하는 방법을 발견했기 때문에 의미가 있다"면서 "이를 SOS 신호로 생각해보라"고 말했다. 스트레스를 받은 뉴런들은 이 신호를 성상세포로 보내 자신들에게 에너지를 보내도록 만든다. 적절한 수준의 옥토파민은 성상세포가 이 조난 신호를 읽고 ATP 부족으로 인한 사멸에서 세포를 보호할 에너지를 생산하도록 만든다. 하지만 옥토파민이 너무 많은 경우, SOS신호가 연기 속에 가려지듯 성상 세포는 조난 신호를 읽을 수 없다.

피소 박사는 "젖산은 오랫동안 폐기물로 여겨졌지만 그렇지 않다는 사실이 밝혀졌다"면서 "이는 뉴런이 더 높은 형태의 에너지로 전환하는 데 필요한 매우 중요한 연료"라고 말했다. 그는 "이는 알츠하이머병과 다른 정신 질환 등과 같이 옥토파민 수치가 바뀌는 질병에 영향을 미칠 수 있기 때문에 중요하다"고 덧붙였다.

연구는 '미국 국립과학원회보'에 발표됐다. 원제는 'Octopamine metabolically reprograms astrocytes to confer neuroprotection against α-synuclein'.

이보현 기자 (together@kormedi.com)