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예부터 흔히 ‘잠이 보약’이라는 말을 써 왔다.

 

의과학이 발달한 오늘날에는 잠이 건강에 미치는 실제적인 영향에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다.

 

대체로 잠을 자는 동안 우리 몸은 낮에 활동하면서 손상된 조직들을 복구하고, 어린이들을 성장시키며, 뇌에 축적되는 노폐물을 청소해 치매를 예방한다는 것이다.

 

따라서 전문가들은 성인의 경우 하루 7시간 정도의 충분한 수면을 취하는 것이 건강에 가장 적합하다고 보고 있다.

 

‘잠이 때때로 가장 좋은 치료약’인 이유에 대해 최근 독일 연구자들이 과학적인 설명을 내놓았다. 바로 수면은 신체의 일부 면역세포가 병원체 같은 표적을 공격할 수 있는 능력을 향상시킨다는 것이다.

 

튀빙겐대학의 스토얀 디미트로프(Stoyan Dimitrov) 박사와 루시아나 베제도프스키(Luciana Besedovsky) 박사가 주도한 이번 연구는 잠을 자는 동안 인체가 어떻게 감염과 싸워 이를 물리칠 수 있는지, 반대로 만성 스트레스 같은 다른 조건들은 우리 몸을 왜 질병에 취약하게 만드는지를 설명해 준다.

 

이 연구는 ‘실험의학 저널’(Journal of Experimental Medicine) 12일자에 발표됐다.

 

 

잠은 통상 근육을 이완시키고 환경자극 인지를 줄여 우리 몸이 휴식을 취하도록 한다. 최근 연구에서는 잠이 면역세포를 활성화시켜 감염 예방에 도움을 주는 것으로 나타났다. CREDIT: Wikimedia Commons / rachel CALAMUSA

 

잠은 통상 근육을 이완시키고 환경자극 인지를 줄여 우리 몸이 휴식을 취하도록 한다. 최근 연구에서는 잠이 면역세포를 활성화시켜 감염 예방에 도움을 주는 것으로 나타났다. © Wikimedia Commons / rachel CALAMUSA

 

면역 억제 신호경로 조사

 

연구팀이 대상으로 삼은 인체의 T세포는 면역반응에서 중요한 역할을 하는 백혈구의 한 종류로 알려져 있다.

 

T세포가 바이러스에 감염된 세포 같은 특정 표적을 인식하면 인테그린(integrins)으로 알려진 끈적끈적한 단백질을 활성화시켜 표적에 달라붙는다. 이때 표적이 바이러스에 감염된 세포라면 이를 살해한다.

 

인테그린을 활성화하는 신호에 대해서는 그동안 많은 것이 알려졌다. 이에 비해 T세포가 목표물에 부착할 수 있는 능력을 저해할 수 있는 신호들은 잘 파악돼 있지 않은 상태다.

 

디미트로프 박사팀은 이점에 착안해 Gαs-결합 수용체 작용제로 알려진 다양한 신호 분자그룹의 효과 조사에 들어갔다.

 

이들 분자의 상당수는 면역체계를 억제할 수 있으나, T세포가 인테그린을 활성화시켜 표적 세포에 부착하는 능력을 억제하는지의 여부는 그동안 알려지지 않았었다.

 

연구팀은 아드레날린 호르몬과 노르아드레날린, 염증을 일으킬 수 있는 프로스타글란딘 E2와 D2, 그리고 신경조절물질인 아데노신을 포함한 특정 Gαs-결합 수용체 작용제가, T세포가 표적을 인식한 뒤 인테그린을 활성화시키는 것을 방해한다는 사실을 발견했다.

 

디미트로프 박사는 “이 분자들이 인테그린 활성화를 억제하는데 필요할 정도의 수치가 종양 성장이나 말라리아 감염, 저산소증 및 스트레스 같은 병리적 조건에서 관찰됐다”고 말하고, “따라서 이 경로는 이들 병리와 관련된 면역 억제를 일으킨다”고 밝혔다.

 

 

면역 T세포에 대한 Gαs-결합 수용체 작용제의 효과가 수면 혹은 질병에 의해 어떻게 영향을 받을 수 있는지를 보여주는 그림.  CREDIT: Dimitrov et al., 2019

 

면역 T세포에 대한 Gαs-결합 수용체 작용제의 효과가 수면 혹은 질병에 의해

어떻게 영향을 받을 수 있는지를 보여주는 그림.© Dimitrov et al., 2019

 

 

T세포 억제물질 농도 떨어져

 

그럼 이런 면역 억제와 잠과는 무슨 관계가 있을까?

 

아드레날린과 프로스타글란딘 수치는 잠이 든 동안 떨어진다. 디미트로프 박사팀은 밤새 잠을 충분히 자거나 반대로 밤새도록 깨어 있었던 건강한 자원봉사자들로부터 T세포를 채취해 비교해 보았다.

 

잠을 충분히 잔 자원봉사자들로부터 채취한 T세포는 밤새 깨어 있었던 사람들로부터 얻은 T세포보다 훨씬 높은 수준의 인테그린 활성화를 나타냈다.

 

이에 따라 연구팀은 T세포 인테그린 활성화에 대한 수면의 유익한 효과는 Gαs-결합 수용체 활성화가 감소한 것에 기인한 것임을 확인할 수 있었다.

 

베제도프스키 박사는 “이번 연구 결과는 잠이 T세포 반응의 효율성을 향상시키는 것으로 나타났다”고 말하고, “이는 특히 우울증이나 만성 스트레스, 노화, 교대근무 같은 수면 손상요인으로 인한 수면장애 및 조건에 비추어 볼 때 상관성이 있다”고 설명했다.

 

이번 연구는 잠의 유익한 효과와 스트레스 같은 조건이 주는 부정적인 효과를 설명하는데 도움을 준다.

연구팀은 아울러 T세포가 목표물에 부착할 수 있는 능력을 향상시킬 수 있는 새로운 치료 전략 개발에도 박차를 가할 수 있을 것으로 보고 있다.

 

 

김병희 객원기자 hanbit7@gmail.com
저작권자 2019.02.14 ⓒ ScienceTimes

Posted by KNUFRIC

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190128비만항암250

 

<KISTI의 과학향기> 제3291호

 

비만은 흡연 다음으로 암을 발생시키는 위험 요인으로 알려져 있다. 2018년 영국 암 연구소가 36만 명의 암환자(2015년 기준)를 대상으로 생활습관에 따른 암 발병원인을 분류한 결과, 흡연(15.1%) 다음으로 과체중과 비만이 6.3%에 달해 2위를 차지했다. 비만이 암 위험을 높이는 이유는 많이 연구됐는데, 과도한 지방이 면역 세포의 특정 대사 과정을 차단해 암 발병 위험을 증가시킨다고 한다.
 
그런데 최근 비만인 암 환자에게 면역항암제가 더 잘 듣는다는 연구가 나왔다. 기존의 학설과는 상반된 결과다. 어떻게 면역항암제는 비만인 사람들에게 더 잘 듣는 걸까.
 
면역 세포를 활성화해 암세포를 공격하는 면역 항암제
 
우선 면역 항암제가 무엇인지부터 간단히 살펴보자. 면역항암제는 다른 항암제들과 달리 암세포를 직접 공격하는 게 아니라 우리 몸의 면역세포들이 암세포를 찾아 제거하도록 만드는 치료제다. 면역세포에게 암세포는 제거해야 할 비정상적인 세포다. 하지만 암세포들은 면역세포를 속이고, 면역 반응을 회피해 살아남는다.
 
대표적인 사례가 암세포 표면에 있는 ‘PDL-1’이라는 단백질이다. PDL-1은 면역세포인 T세포의 PD-1 수용체와 결합해 T세포의 활성을 억제한다. 이때 면역항암제인 PD-1 억제제를 쓰면 PD-1과 PDL-1이 결합하지 못하고, T세포가 활성화돼 암세포를 공격할 수 있다. 이 약들은 흑생종과 폐암 등 여러 난치성 종양을 가진 환자들을 치료

 해 왔다. 이 공로로 일본 교토대 혼조 다스쿠 명예교수는 지난해 노벨생리의학상을 받기도 했다.

 

 

사진 1. 비만은 암을 발생시키는 위험 요인이지만 역설적으로

비만인 사람에게 항암제가 더 잘 듣는다고 한다. (출처: shutterstock)

 

비만 환자의 렙틴 호르몬이 열쇠
 
그런데 PD-1을 이용한 면역항암제가 특히 과체중인 사람들에게서 효과를 보이는 것으로 나타났다.
 
2018년 3월 제약회사 노바티스와 텍사스 MD 앤더슨 암 센터 공동연구팀은 표적항암제나 면역항암제, 또는 일반 화학항암제를 투여한 2046명의 흑색종 환자 중에서 비만인 환자와와 그렇지 않은 환자 사이의 생존율을 비교 분석해 그 결과를 국제학술지 ‘랜싯 종양학’에 발표했다.
 
연구팀은 면역항암제(PD-1 억제제) 치료를 받은 330명의 흑색종 환자 중 과체중인 남성 환자들이 체질량지수(BMI)가 정상 체중을 가진 남성 환자들(생존기간 14개월)에 비해 생존기간이 27개월로 더 길었다는 것을 알아냈다. 면역항암제 외에 표적항암제 치료를 받은 비만인 남성 환자들도 더 오래 사는 것으로 나타났다.
 
그 이유를 알아내기 위해 미국 UC데이비스 의대 연구팀은 비만인 쥐의 T세포를 연구했다. 그 결과, 비만인 쥐의 T세포는 느리게 증식했고 면역 반응을 돕는 단백질도 분비하지 않았다. 한 마디로 힘이 없는 상태였다. 그만큼 암세포가 더 잘 증식할 수 있는 환경이었다. 연구팀은 실제로 비만인 쥐에서 암세포가 더 공격적으로 자라는 것을 확인했다. 뚱뚱할수록 포도당 등의 영양분이 암세포에게 더 잘 공급되고, 면역 체계가 약화되기 때문에 암이 빨리 자랐다. 여기까지는 비만이 암의 발생 가능성을 증가시킨다는 기존의 학설과 일치하는 결과였다.
 
그런데 연구팀은 여기서 새로운 사실을 발견했다. 비만인 쥐와 비만인 환자의 T세포에는 표면에 PD-1 단백질이 평균보다 많이 발현돼 있었다. 연구팀은 그 이유가 ‘렙틴’ 호르몬 때문이라는 것을 알아냈다. 렙틴은 지방세포가 분비하는 호르몬으로, 뇌의 시상하부에 포만감 신호를 보내 음식 섭취를 줄이는 역할을 한다. 비만인 동물과 사람의 지방세포에서는 정상보다 오히려 더 높은 농도의 렙틴이 분비된다. 렙틴의 농도만 높고 포만감 신호를 받아들이지 못하는 상태가 되는 것이다.
 

사진 2. 암세포를 공격하는 T세포의 3D 모델링. 비만인 사람은 T세포의 PD-1 단백질이 많아

항암제의 효과를 높이다. (출처: shutterstock)

 

연구팀의 실험 결과, 렙틴 농도가 증가할수록 PD-1 단백질의 발현도 증가했다. 렙틴이 면역계에도 영향을 미쳐 T세포 표면에 PD-1 단백질을 더 많이 만들게 하는 것이다. 그래서 PD-1이 많은 비만 환자의 T세포는 면역항암제(PD-1 억제제)에 그만큼 더 잘 반응해 암 세포를 효과적으로 죽일 수 있었다. 비만인 쥐는 포도당을 비롯한 영양소를 풍부하게 섭취했기 때문에 정상 체중인 쥐들보다 암세포를 무찌르는 데 더 효과적이었다.
 
앞으로 연구팀은 암에 걸린 정상 체중 쥐에게 고단백 먹이나 렙틴을 투여했을 때도 비만이었을 때처럼 PD-1 억제제의 효과가 나타나는지를 실험할 계획이다. 연구를 이끈 윌리엄 머피 UC데이비스 피부과 교수는 “이번 연구 결과는 비만이 면역 항암치료 과정의 특정 상황에서 도움을 준다는 것을 보여주지만, 그렇다고 해서 비만이 암 치료에 도움이 된다고 생각해서는 안 된다”고 말했다. 연구팀은 궁극적으로 성별, 연령, BMI 등 여러 요인 간의 상호작용을 종합적으로 고려해 치료가 이뤄져야 할 것이라고 전망했다. 이 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 메디신’ 2018년 11월 12일자에 실렸다.
 
글: 정시영 과학칼럼니스트/일러스트: 유진성 작가
Posted by KNUFRIC

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