인체 호르몬으로 미토콘드리아 조절 및 당뇨 치료 기대
1) 대식세포 특이적 Crif1 결손 모델을 제작하고, 대식세포 내에 미토콘드리아의 기능 이상이 발생, 대식세포가 M1으로 분극화됨
2) 대식세포 내 미토콘드리아 기능 이상 모델에 고지방식이를 시행하고, 당뇨병이 유발됨
당뇨질환 모델 (MacHO 마우스, ob/ob 마우스)에서 GDF15에 의해 당뇨병이 개선됨
대식세포 내에서 미토콘드리아 기능 이상에 작용하는 GDF15을 이용한 치료 메카니즘을 설명하는 모식도
한국연구재단은 충남대학교 송민호 교수 연구팀이 면역세포인 대식세포의 미토콘드리아 기능 이상으로 만성 염증이 발생하며, 이것이 당뇨병의 발병 원인임을 규명했다고 밝혔다.
당뇨병 환자수는 매년 증가하고 있지만 아직까지 근본적인 치료법이 제시되지 못했다. 세포 속에서 포도당을 이용해 에너지를 생산하는 기관인 미토콘드리아가 당뇨병과 밀접한 연관이 있다는 최근 연구결과들이 보고됐다. 그러나 구체적인 발병 과정이나 이를 이용한 당뇨 치료 가능성은 여전히 명확하지 않았다.
연구팀은 대식세포에서 미토콘드리아 기능 이상이 생기면 지방 내 염증과 인슐린 기능 저하가 악화된다는 사실을 규명했다. 당뇨병 환자에게서 염증이 증가돼 있다는 역학 연구들의 근본적인 기전을 밝혀낸 것이다.
또한 미토콘드리아 기능 이상에 대한 방어 기작으로 인체 호르몬인 GDF15가 분비된다. 이 호르몬은 미토콘드리아의 지방산 산화 반응을 도움으로써 기능을 개선시킨다.
동물실험 결과, GDF15 투여 시 지방 내 염증 대식세포가 37%에서 30%로 감소하고 몸무게도 6% 정도 눈에 띄게 줄어들었다. 이를 통해 GDF15은 지방 내 염증의 완화, 전신 당뇨병의 치료 효과를 보인 것을 확인했다.
송민호 교수는 “이 연구를 통해 면역세포의 미토콘드리아의 기능 이상이 당뇨병의 원인임을 밝혀냈다”며, “혈당 감소에만 초점이 맞추어진 기존 당뇨병 치료제의 한계를 극복하고, 인체 내 호르몬에 의해 미토콘드리아의 기능을 조절함으로써 염증 완화, 당뇨병을 치료하는 새로운 비전을 제시했다”고 연구의 의의를 설명했다.
이 연구는 과학기술정보통신부‧한국연구재단 기초연구사업(글로벌연구실, 중견연구)의 지원으로 수행됐으며, 국제학술지 네이쳐 커뮤니케이션스(Nature Communications) 4월 19일에 논문명 ‘Reduced oxidative capacity in macrophages results in systemic insulin resistance’, 송민호 교수(교신저자, 충남대학교), 정샛별 박사(제1저자, 충남대학교) 등으로 게재됐다.