장내미생물로 당뇨병성 인지 장애 치료한다

서울대 연구진, 장내미생물 대사산물로 미토콘드리아 자가포식 기능 회복

한호재 서울대 수의학과 교수 연구진이 장내미생물 대사산물인 ‘뷰티르산’으로 손상된 미토콘드리아를 제거하는 자가포식 기능을 회복해 당뇨병성 인지 장애를 예방·완화하는 데 성공했다. 사진은 장내미생물./미국 미시간대 의과대학

국내 연구진이 장내미생물로 당뇨병성 인지 장애를 예방하거나 완화할 수 있다는 연구 결과를 발표했다.

한국연구재단은 한호재 서울대 수의학과교수 연구진이 장내미생물 대사산물인 ‘뷰티르산’으로 손상된 미토콘드리아를 제거하는 자가포식 기능을 회복해 당뇨병성 인지 장애를 예방·완화했다고 19일 밝혔다. 뷰티르산은 단쇄지방산(짧은사슬지방산)의 한 종류로 미토콘드리아의 자가포식 작용을 돕는 성분이다.

자가포식은 기능을 상실한 미토콘드리아와 같은 세포 소기관, 변성 단백질, 축적된 지방을 스스로 분해해 세포 내부 항상성과 세포 생리 기능을 유지하는 과정이다. 이 기능에 이상이 생기면 퇴행성 신경 질환, 당뇨병, 암을 포함한 질병이 생기는 것으로 학계에 보고돼 왔다.

특히 고혈당 환경에서 손상된 미토콘드리아를 제거하는 자가포식에 장애가 생기면 신경세포 사멸을 유도해 인지 장애를 일으킨다는 연구 결과들이 보고됐다. 하지만 이에 대한 분자·세포적 측면에서의 메커니즘 연구는 매우 미흡하다.

이에 연구진은 당뇨병 질환 모델 동물과 세포를 활용해 장내미생물과 관련 대사산물의 변화를 조사해 당뇨병성 인지 장애 발생과의 상관관계를 밝히고자 했다. 당뇨병 질환 모델 동물의 대변에서 장내미생물 구성과 대사체를 분석한 결과, 단쇄지방산 중 뷰티르산을 생산하는 장내미생물의 수와 혈장 뷰티르산의 농도가 유의성 있게 감소했다.

이는 미토콘드리아의 자가포식 작용을 도와주는 뷰티르산이 제 기능을 하지 못해 손상된 미토콘드리아를 제거하지 못하게 되고, 신경세포가 사멸하면서 당뇨병성 인지 장애로 이어진다는 것을 의미한다. 실제로 뷰티르산을 당뇨병 질환 모델 동물에 투여한 결과 미토콘드리아의 자가포식을 매개하는 단백질의 발현이 증가해 자가포식 과정이 정상으로 돌아왔다. 이를 통해 당뇨병성 인지 장애를 완화할 수 있었다.

한호재 교수는 “뷰티르산이 당뇨병성 인지 장애를 포함한 신경퇴행성 질환의 예방·치료 물질로 활용될 수 있다는 것을 제시했다”며 ”향후 대사성 질병으로 나타난 뇌 질환을 예측 또는 진단하거나 예방·치료 물질을 개발하는 분야에 이바지할 수 있을 것”이라고 전했다.

이번 연구 성과는 세포생물학 분야의 국제학술지 ‘오토파지(Autophagy)’에 지난 6일 온라인 게재됐다.

참고 자료

Autophagy(2024), DOI: https://doi.org/10.1080/15548627.2024.2323785

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