알약으로 근육·지구력 높일까…운동 효과 모방 약물 쥐실험으로 확인

미국 세인트루이스 워싱턴대

미국 연구진이 운동한 것과 같은 효과를 내는 알약을 개발했다. 운동 후 보충제를 섭취하고 있는 여성. 게티이미지뱅크

과학자들이 운동할 때 신진대사에 변화를 일으키는 단백질을 활성화하는 물질을 개발했다. 생쥐 실험에서 피로에 강한 근육 섬유를 증가시키고 지구력을 높이는 효과가 확인됐다. 심부전이나 신경 퇴행성 질환으로 근육이 위축되는 증상에 대한 새로운 새로운 치료법으로 이어질 것으로 기대된다.

바하 엘젠디 미국 세인트루이스 워싱턴대 교수 연구팀은 운동으로 인한 스트레스 적응과 근육의 중요한 생리적 과정을 조절하는 에스트로겐 관련 수용체(EPR)에 작용하는 화합물을 개발하고 효과를 생쥐 실험에서 확인했다. 연구 결과는 18일(현지시간) 뉴올리언스에서 열린 '2024 미국화학회 춘계학술대회'에서 발표됐다.

연구를 이끈 엘젠디 교수는 "몸과 마음 모두에 좋은 운동을 할 수 있다면 해야 하지만 운동을 대신할 수 있는 것이 필요한 경우가 너무 많다"며 "운동 효과 모방 약물이 있다면 노화나 암, 특정 유전질환 등으로 규칙적인 운동을 할 수 없을 때 발생하는 근육 위축과 약화를 상쇄할 수 있을 것"이라고 말했다.

운동 관련 신진대사 변화는 에스트로겐 관련 수용체(ERR)라는 특수 단백질의 활성화로 시작된다. 이 단백질은 ERR 알파(ERRα), ERR 베타(ERRβ), ERR 감마(ERRγ) 등 세 가지 형태로 존재한다.

10여년 간 ERR 활성화 물질을 연구해온 연구팀은 가장 까다로운 표적인 ERRα를 포함한 세 가지 ERR를 모두 활성화하는 SLU-PP-332을 개발했다. 이어진 생쥐 실험에서 이 화합물이 피로에 강한 유형의 근육 섬유를 증가시키고 러닝머신에서 달릴 때 지구력을 향상시킨다는 사실이 확인됐다.

연구팀은 ERR 구조와 SLU-PP-332가 결합하는 방식을 조사하고 개선했다. 이를 통해 안정성을 높이고 독성 가능성은 낮추면서 ERR의 반응을 더 강력하게 유도할 수 있는 새로운 분자를 설계했다.

새로 설계된 분자들은 쥐 심장 근육 세포에 있는 유전자 1만5000개의 RNA 발현을 이용한 효능 조사 결과 SLU-PP-332보다 더 강력한 운동 효과를 내는 것으로 나타났다.

연구팀은 또 SLU-PP-332를 동물에 투여하는 실험 결과 비만, 심부전 또는 노화에 따른 신장 기능 저하를 예방할 수 있는 것으로 나타났다고 설명했다. 연구팀은 "새로 설계된 분자들 역시 유사한 효과를 나타낼 수 있음을 시사한다"고 말했다.

연구팀은 ERR 활성은 알츠하이머병이나 다른 신경 퇴행성 질환 환자의 뇌에서 발생하는 손상 과정을 억제하는 것으로 보인다고 말했다. 이번에 개발한 물질들은 대사 장애, 미토콘드리아 기능 장애와 관련된 질환과 신경 퇴행성 질환을 치료할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 덧붙였다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]