비만 세포도 쓸모가 있다…수술 후 통증 해결할 실마리

오스트리아·미국, KAIST 포함한 국제 연구진
비만 세포의 메커니즘 억제해 통증 완화 성공

면역 세포의 일종인 비만세포. 비만세포는 살이 찐 세포라는 뜻에서 붙은 이름으로 비만과 직접적인 관련은 없다./미 알레르기 질환 연구소, 국립 알레르기 및 감염병 연구소, 국립 보건원

면역 세포의 일종인 ‘비만 세포(mast cell)’가 수술 후 통증을 지속시킨다는 연구 결과가 나왔다. 통증 정보를 전달하는 신경 세포와 비만 세포의 상호작용을 차단해 통증을 완화하는 데 성공했다.

오스트리아 빈 의과대학과 하버드대 의과대학, 한국과학기술원(KAIST)을 포함한 국제 연구진은 생쥐 모델을 이용해 수술 후 통증의 원인을 밝힌 연구 결과를 24일 발표했다. 김하일 KAIST 의과학대학원 교수가 공동 저자로 참여한 이번 연구 결과는 이날 국제 학술지 사이언스 면역학(Science Immunology)에 게재됐다.

수술 후 통증은 환자의 삶의 질에 큰 영향을 미친다. 환자의 회복을 지연시키고 만성 통증으로 발전할 수 있기 때문이다. 하지만 기존의 통증 치료법이 항상 효과를 보이진 않아 새로운 치료 전략이 필요했다.

연구진은 생쥐 모델을 사용해 수술 뒤 통증이 나타나는 메커니즘을 밝혀 통증을 완화할 방법을 찾았다. 수술 부위에 있는 면역 세포와 감각 신경세포 사이의 상호작용을 조사한 결과, 수술 부위의 비만 세포에서 GTP 사이클로하이드로라제-1(Gch1) 유전자의 발현이 증가한 것을 확인했다. 이 유전자는 세로토닌 합성에 필수적인 테트라히드로비옵테린(BH4) 생산을 촉진한다. 동시에 ‘행복 호르몬’ 세로토닌을 합성하는 트립토판 하이드록실화효소(Tph1) 유전자의 발현도 늘었다. 결과적으로 BH4와 세로토닌이 과도하게 늘어 통증을 일으켰다.

비만 세포는 이름과 달리 비만과는 직접적인 관련은 없는 세포다. 독일의 의사 파울 에를리히가 현미경으로 비만 세포를 처음 발견했을 때 소포가 많은 모습을 보고 ‘살이 찐’ 세포라는 의미로 비만 세포라는 이름을 붙였다. 비만 세포는 알레르기 반응이나 염증 반응, 상처 치유 과정에 관여한다고 알려져 있다.

실제로 비만 세포에서 Gch1, Tph1이 차단된 쥐는 수술 후 통증이 줄어들었다. 반대로 Gch1이 과발현된 쥐는 통증 과민성이 증가했다. 연구진은 수술 부위의 감각 신경세포가 통증을 유발하는 신경펩타이드 물질 P를 생성하고, 이 물질은 비만세포에서 BH4와 세로토닌이 방출되도록 유도한다는 것을 확인했다.

연구진은 비만세포와 물질 P의 상호작용을 차단해 통증 과민성을 개선하는 데 성공했다. 앞서 미국 듀크대를 포함한 국제 연구진이 올해 3월 비만 세포의 활동을 억제해 요로 감염 후 계속되는 통증을 완화한 바 있다. 이번 연구로 비만 세포와 통증의 관계가 다시 한번 확인된 것이다.

필립 스타클 빈 의과대학 교수는 “이번 연구 결과는 신경과 면역 사이의 상호작용에서 비만 세포가 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다”며 “수술 후 통증을 치료할 새로운 표적을 찾았다”고 밝혔다.

참고 자료

Science Immunology(2024), DOI: https://doi.org/10.1126/sciimmunol.adh0545

Science Immunology(2024), DOI: https://doi.org/10.1126/sciimmunol.adi5578

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