“운동 효과 내는 ‘단백질’ 찾았다”…노년층 인지기능 개선효과 입증

- 한국뇌연구원-서울대 공동연구 성과
- 근육분비 단백질 ‘Serpina1e’ 기전 확인
- 혈액 타고 뇌 전달, 해마 신경세포 재생

한국뇌연구원-서울대 공동연구진.[한국뇌연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] “이 단백질만 있으면 운동없이도 인지기능을 높일 수 있다.”

한국뇌연구원(KBRI) 신경혈관단위체그룹 박형주 박사와 서울대학교 생명과학부 김종서 교수 공동연구팀은 운동을 할 때 근육에서 분비되어 뇌로 전달되는 핵심 단백질 ‘Serpina1e’를 발견, 인지기능을 향상시키는 효과를 세계 최초로 입증했다고 27일 밝혔다.

운동은 뇌세포를 활성화하고 인지기능을 증진하는 가장 좋은 방법이지만, 노화나 질환으로 신체 활동이 어려운 이들에게는 효과를 기대하기 어렵다.

연구팀은 근육이 마이오카인(Myokine)을 분비해 뇌와 신호를 주고받는 ‘근육-뇌 상호작용’기전에 주목했다.

유전자 변형 생쥐 모델과 첨단 질량분석(Proteomics) 기술을 활용해 운동 시 근육에서 분비되는 마이오카인들을 정밀 분석했다. 4주간 운동한 생쥐의 혈액에서 근육 유래 단백질인 ‘Serpina1e’가 유의미하게 증가한다는 사실을 확인했다.

이번 연구의 가장 큰 성과는 Serpina1e가 뇌 질환 치료제 개발의 최대 난관인 ‘혈뇌장벽’을 직접 통과한다는 사실을 입증했다는 점이다. 외부 물질의 침입을 막는 뇌의 보호막을 뚫고 해마까지 전달된 Serpina1e는 뇌유래신경영양인자(BDNF) 발현을 높이고 신경세포 재생을 촉진해 실질적인 인지능력 향상을 이끌어냈다. 이는 그동안 베일에 싸여있던 ‘근육과 뇌의 직접적인 소통’을 증명하는 결정적 단서이자, 별도의 전달체 없이도 뇌에 작용할 수 있는 우수한 약물 전달 가능성을 시사한다.

연구팀은 운동을 하지 않은 생쥐에게 Serpina1e를 주입하는 것만으로도 실제 운동을 한 생쥐처럼 해마 내 신경세포 수가 늘어나고 인지기능이 향상되는 결과가 나타난다는 사실을 확인했다. 반대로 이 단백질을 억제하면 운동을 해도 인지 개선 효과가 사라져, Serpina1e가 운동의 인지기능 향상 효과를 직접 매개하는 필수 물질임을 입증했다.

박형주 박사는 “이번 연구는 근육에서 유래한 특정 단백질이 혈액을 통해 뇌 장벽을 넘어 해마에 직접 작용하는 경로를 명확하게 제시한 것”이라며 “현재 고령 및 신경퇴행성 질환 모델에 적용하여 치료 효과를 검증 중이며, 향후 인지저하를 극복할 수 있는 신약 개발로 이어지길 기대한다”고 전했다.

한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다.