국내 연구진이 관절의 연골이 닳아 없어지는 퇴행성관절염의 원인을 밝혀냈다.
이에 따라 고령화에 따른 발병 증가에도 불구하고 수술이나 통증완화 치료 외에 근본적인 치료방법이 없는 실정에서 연골퇴행의 분자적 기전을 규명한 이번 연구는 향후 퇴행성관절염의 예방 및 치료법 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.
광주과학기술원 생명과학부 전장수 교수와 김진홍 박사(제1저자) 연구팀은 퇴행성관절염 연골세포에서는 아연 이온의 농도가 정상 연골세포와 달리 비정상적으로 높아지는 것을 확인하고, 아연 이온이 세포 내에서 연골퇴행을 유발하는 단백질을 활성화시키는 것을 밝혀냈다.
연골조직이 스트레스를 받으면 아연 이온을 연골세포 내로 수송하는 단백질(ZIP8)이 많이 만들어져 연골세포 내로 아연 이온의 유입이 크게 증가하고, 아연 이온은 세포핵 내에서 아연 의존성 전사인자(MTF1)를 활성화, MTF1은 연골기질분해효소(MMP, ADAMTS) 발현을 유도하는 일련의 과정을 통해 결과적으로 연골이 분해돼 닳는다는 것이다.
실제 아연 이온 수송 단백질(ZIP8)이나 아연 의존성 전사인자(MTF1)가 많이 만들어지도록 유전자를 조절한 생쥐의 관절에는 퇴행성관절염이 심하게 유발된 반면, 이들 유전자가 결손된 생쥐는 퇴행성관절염이 유발되지 않았다.
이번 성과는 아연 이온을 매개로 하는 연골세포의 신호전달 체계를 규명하고, 상위 수준에서 연골퇴행 인자의 발현을 조절하는 유전자를 찾아냄으로써 퇴행성관절염 치료와 예방 연구의 새로운 표적을 제시한 연구로 셀(CELL)지 등 연구계에서 주목받고 있다.
그동안 밝혀지지 않았던 관절 내 연골퇴행의 분자적 메커니즘을 규명함으로써, 연골퇴행을 직접적으로 제어하는 방식의 근본적인 퇴행성관절염 예방 및 치료 연구로 이어질 것으로 기대된다.
전 교수는 “필수 무기질인 아연의 과다와 세포 내 신호전달 체계가 연골퇴행에 관여하고 있음을 밝힌 데 의의가 있다”고 설명했다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 선도연구센터지원사업 등의 지원으로 수행됐고, 연구결과는 생명과학 분야 최고 권위지 셀(CELL) 2월13일자에 게재됐다. 한편 셀(CELL)지는 이 성과에 대해 보도자료(Press Release)를 발표하는 등 연구성과의 우수성과 학문적 파급력 등에 대해 주목하고 있다.