파킨슨 질환의 새로운 내인성 염증 병인체 발견

뇌염증인자 리포칼린2(lipocalin-2)의 병리적 역할 규명







[한의신문=김대영 기자] 노인성 뇌질환 중 하나인 파킨슨병의 발병과 관련된 새로운 내인성 염증기전 활성체인 리포칼린2(lipocalin-2)의 병리적 역할이 규명돼 노인성 뇌질환 연구 및 치료제 개발에 중요한 단서가 될 것으로 보인다.



파킨슨병은 몸의 움직임이 느려지고 뻣뻣해지는 병으로 뇌신경세포가 점차적으로 소실되면서 서서히 증상이 나타나는데 환자의 10~15%는 50세 이전에 발생하는 것으로 알려졌다.



리포칼린2는 세포의 분화, 세포사 유도 및 철의 세포내 흡수 등의 기능을 가지는 단백질로 알려져 있으며 최근 뇌염증 유도와 관련해 중요한 내인성 인자로 보고되고 있다. 그러나 파킨슨병과 뇌염증의 밀접한 관련성 보고들에도 불구하고 파킨슨병과 관련된 리포칼린2의 병리적 역할에 대한 연구는 이뤄진 바 없다.



이에 석경호 교수(경북대학교 의과대학)와 김상룡 교수(경북대학교 생명과학부) 공동연구팀은 파킨슨병 환자의 사후 뇌조직(흑질)에서 리포칼린2 단백질의 발현이 정상인에 비해 유의미하게 증가한다는 것을 처음으로 확인, 파킨슨병 발병과 관련된 리포칼린2의 병리적 역할이 있을 것으로 예측했다.



파킨슨병의 비정상적 행동 현상을 유도하는 대표적 원인인 대뇌 도파민 신경세포 퇴화와 관련된 리포칼린2의 역할을 규명하고자 연구팀은 세포배양 시스템 및 마우스 동물모델의 흑질에 리포칼린2을 투여, 실제 신경독성을 가지는지 여부를 확인했다. 그 결과 리포칼린2의 증가는 도파민 신경세포의 과도한 철흡수를 통한 직접적 퇴화 유도와 함께 도파민 신경세포의 퇴화를 증가시키는 뇌염증 현상도 함께 유도할 수 있음을 관찰했다.



이와 함께 신경독성 물질을 이용한 파킨슨병 동물모델에서 도파민 신경세포 손상으로 방출된 신경세포 유래 특정 인자들이 신경교세포(성상교세포 및 미세아교세포)에서 리포칼린2의 생성을 촉진시킬 수 있으며, 신경교세포에서 유래된 리포칼린2가 도파민 신경세포의 손상을 증가시킨다는 사실을 동물실험과 세포배양 시스템을 이용해 검증했다.



리포칼린2 증가에 의한 도파민 신경세포의 퇴화 및 운동기능 장애가 리포칼린2 발현을 제어한 유전자 변이 마우스에서 크게 개선된다는 결과를 통해 성체 도파민 신경시스템에서 리포칼린2의 발현 제어가 실질적 치료 효과로 이어질 가능성을 확인한 것이다.



석경호 교수는 “노인성 뇌질환 발병과 관련된 신경독성을 유도하는 뇌염증 연구에 중요한 정보들을 제공할 것”이라며 “향후 리포칼린2의 기능 및 발현 제어와 관련된 추가 연구 진행은 파킨슨병을 포함한 노인성 뇌질환의 새로운 치료제 개발에 중요한 단초를 제공할 수 있을 것”이라고 기대했다.



김상룡 교수는 “신경독성을 나타내는 뇌염증 현상은 파킨슨병 같은 노인성 뇌질환의 발병과 밀접한 관련성을 가지고 있으며 대뇌 도파민 신경시스템에서 리포칼린2라는 단백질의 과다 생성은 파킨슨병 발병과 관련된 도파민 신경세포의 사멸을 초래하는 심각한 뇌염증으로 이어질 수 있다”며 “대뇌 도파민 신경시스템에서 리포칼린2의 생성 및 관련 신경독성 기전을 검증한 본 연구의 결과들이 아직 궁극적 치료제가 없는 파킨슨병을 포함한 노인성 뇌질환과 관련해 새로운 예방·치료제 개발에 큰 도움이 될 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.



이번 연구결과(논문명 : Pathogenic upregulation of glial lipocalin-2 in Parkinsonian dopaminergic system)는 신경과학 분야 국제 저명 학술지인 '신경과학 저널(The Journal of Neuroscience)‘ 5월18일자 온라인판에 게재됐다.



<용어설명>

미세아교세포(microglia) : 뇌에서 면역 유사 기능을 담당하는 신경교세포의 일종으로 노폐물처리를 담당하고 있으나, 염증반응이나 신경변성 시에는 과활성화돼 신경독성을 일으키는 염증세포로의 기능도 갖고 있음



리포칼린2(lipocalin-2) : 세포분화 및 세포자멸사(apoptosis), 그리고 철의 세포내 흡수를 유도할 수 있는 내인성 단백질로 최근 면역세포 활성에도 중요하게 관여



성상교세포(astrocyte) : 성상교세포는 혈관의 상피세포(endothelial cell)들과 함께 뇌혈관장벽 형성을 수행하며 신경 조직에 영양소 공급 및 세포 밖의 이온 밸런스 조절 등을 통해 뇌세포들의 항상성 유지에 중요한 역할을 수행함. 그러나 대뇌에서 과도한 뇌염증 반응과 관련해 신경세포에 대한 독성도 유도 할 수 있음