치대 김기우 교수 연구팀, 신경계 뇌섬모의 대사 및 뼈 기능조절 기능 규명

에너지대사뿐만 아니라 골 대사에 일차섬모의 중요성 최초 제시

치대 김기우 교수(구강생물학) 연구팀이 뇌 시상하부 신경세포에 존재하는 일차섬모의 에너지 대사 기능 및 골 항상성에 미치는 영향을 규명했다.

이번 ‘시상하부 복내측핵 일차섬모에 의한 에너지와 뼈항상성 조절(Ventromedial Hypothalamic Primary Cilia Control Energy and Skeletal Homeostasis)’ 연구는 임상연구저널(Journal of Clinical Investigation(IF 11.864))에 최근 게재됐다.

일차섬모는 코점막이나 폐표면, 난관 등에 있는 운동성 섬모와 달리 운동성이 없는 미세소관으로, 감각 기관에서 여러 감각을 전달하기 위한 수용체로 작용하는 것으로 알려져 왔다. 연구팀은 선행연구에서 뇌 시상하부 복내측핵에 존재하는 특정 신경세포(SF-1)가 에너지 대사에 중요하다는 점과 이 신경세포의 표면에 유난히 긴 일차섬모가 존재하는 것을 알아냈다.

이에 연구팀은 이 신경세포에서만 일차섬모가 만들어지지 않는 결손 생쥐모델(loss-of-function models)을 구축해 일차섬모가 에너지 대사 조절에 미치는 영향을 살폈다. 

그 결과 일차섬모가 결손난 생쥐모델에서 심한 비만이 나타났다. 정교한 대사 분석을 통해 이러한 몸무게 증가가 산소 소비량 감소와 에너지 소비 결함 등 에너지 대사 위축에 따른 것임을 밝혀냈다. 자율적으로 신체의 완급을 조절하는 자율신경계 가운데 신체를 긴장하게 하는 교감신경 활성의 척도인 혈중 노르에피네프린이 생쥐모델에서 눈에 띄게 낮게 나타난 것이다. 일차섬모 결손이 교감신경 활성을 약화해 식욕억제 호르몬 렙틴에 대한 민감성을 잃게 하고, 그에 따라 과섭취가 나타난 결과로 분석된다.

일차섬모 결손 생쥐에게서는 골밀도 증가도 관찰됐다. 뼈를 파괴하는 파골세포가 감소했지만, 뼈 형성 속도는 빨라졌다. 비만과 별개로 자율신경 조절 이상에 따라 골항상성이 무너진 데 따른 것이다.

김기우 교수는 “연구를 통해 지금까지 알려지지 않던 시상하부 복내측핵 일차섬모의 기능과 이의 중요성을 알 수 있었고, 특히 에너지대사뿐만 아니라 골 대사에 시상하부 복내측핵 일차섬모가 매우 중요함을 최초로 제시했다.”면서 “일차섬모의 유무에 따라 변화하는 특정 조절인자/신호전달 체계 또는 뉴런 간의 신경회로 변화 등과 관련해 후속 연구를 진행할 계획”이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단의 신진연구지원사업 및 선도연구센터지원사업의 지원으로 수행됐다.