연구자들은 뇌의 특수 세포 집단이
비만을 유발할 수 있는 방법을 발견했습니다.
연구자들은 시상하부의
특화된 뇌 세포인 성상교세포
집단이 쥐의
비만을 유발하는 메커니즘을 발견했습니다.
그들의 연구에서는 또한 이 과정을 억제하여 식욕이나 음식 섭취에 영향을 주지 않으면서
체중 감량을 유도하는 약물도 확인되었습니다.
뇌의 시상하부에는 음식 섭취와 에너지 소비를 조절하는 주요 영역이 포함되어 있으며,
이 영역에는 식사 및
체중 조절과 관련된 대부분의 뉴런이 포함되어 있습니다.
감마아미노부티르산(GABA)은 시상하부의 주요 신경전달물질로 GABA A 수용체에 작용합니다.
억제성 신경전달물질인 GABA는 배고픔을 느낄 때를 조절하고 충분히 먹었을 때 알려줌으로써 신체가 기능할 수 있는 에너지를 확보하도록 돕습니다.
배가 부르면 GABA는
배고픔 신호를 차단하여 과식을 방지합니다.
측면 시상하부(LH) 또는 측면 시상하부 영역(LHA)은 뇌의 '공복 중추'로 알려져 있습니다.
주요 기능 중
하나는 먹이 행동을
자극하는 것입니다.
자극을 받으면 배고픔을 느끼게 됩니다.
LH의 뉴런은 지방 조직에 연결되어 있고 지방 대사에 관여하는 것으로 알려져 있지만,
지방 대사를 조절하는 뉴런의 작용 메커니즘은 여전히 파악하기 어렵습니다.
한국 기초과학연구원이 주도한 새로운 연구에서는 쥐의 외측 시상하부 세포를 조사하여 지방 대사 조절에서 특정 종류의 세포인 성상교세포(astrocyte)가 하는 역할에 초점을 맞췄습니다.
시상하부에 있는 뉴런 집단은
GABRA5라고 불리는 GABA A 수용체의 알파-5 하위 단위를 특이적으로 발현합니다.
연구진은
식이요법으로 유발된
비만 쥐에서
GABRA5 뉴런의 심장박동기 작동이 상당히 느려지는 것을 발견했습니다.
심장박동기 뉴런은 고유의 리듬적 활동 폭발을 생성하여 뉴런 네트워크를 제어합니다.
생쥐에서
GABRA5를 화학적으로 억제하면 갈색 지방 조직(BAT) 또는 갈색 지방에서 열 생성(열 발생)이 감소하여 지방이 축적되고
체중이 증가합니다.
그러나 시상하부
GABRA5 뉴런이 재활성화되었을 때 쥐의
체중이 감소하여 연구자들은
GABRA5 뉴런이
체중 조절을 위한 스위치 역할을 한다고 제안했습니다.
연구진은 이 과정을 더 자세히 조사한 결과 LH의 반응성 성상교세포가
GABRA5 뉴런의 활동을 조절한다는 사실을 발견했습니다.
중추신경계에서
대사 및 신경보호 작업을 수행하는 일반적인 성상세포와는 달리,
병리학적 상태에 반응하여 반응하는 성상세포는 이러한 지원 기능을 하향 조절합니다.
비만 쥐의 반응성 성상교세포는 성상교세포에 의한 GABA 합성을 매개하는 효소인 모노아민 산화효소-B(MAO-B)를 과발현했습니다.
MAO-B의 과발현은 주변
GABRA5 뉴런을 억제하는 것으로 나타났지만,
연구자들이 반응성 성상교세포에서 MAO-B 유전자를 억제하면 GABA 분비가 감소하여 억제가 역전되었습니다.
이는
비만 쥐의 지방 조직에서 열 발생을 증가시켜 고칼로리 식단을 섭취하더라도
체중 감소로 이어졌습니다.
연구진은
이번 연구 결과에 따르면 반응성 성상교세포에서 생성된 MAO-B 효소가 식욕을 저하시키지 않으면서
비만 치료를 위한 효과적인 표적이 될 수 있다고 밝혔습니다.
이번 연구의 제1저자인 사문선 박사는 “기존의 시상하부
비만 치료제는 주로 식욕 조절과 관련된 신경 메커니즘에 초점을 맞췄다”고 말했다.
“이를 극복하기 위해 비신경성 성상교세포에 주목해 반응성 성상교세포가
비만의 원인이라는 사실을 규명했습니다.”
MAO-B는 파킨슨병의 치료 표적으로 잘 확립되어 있습니다.
최근 개발된 가역적이고 선택적인 MAO-B 억제제인
KDS2010은
해당 질병에 대한 치료제로서의 가능성을 보여 주었으며 현재 초기 임상 시험이 진행 중입니다.
현재 연구에서 연구자들은
비만 쥐 모델에 대한 KDS2010의 효과를 테스트한 현재 연구에서 연구자들은 <무런 영향을 주지 않고 지방 축적과
체중을 "상당히 감소"시키는 것으로 나타났습니다.
C 저스틴 대표는 “세계보건기구(WHO)가
비만을 '21세기 신흥 전염병'으로 지정한 만큼 KDS2010은 식욕을 억제하지 않고도
비만을 효과적으로 퇴치할 수 있는 차세대
비만 치료제로 기대된다”고
말했다.
저자의 교신저자 이씨.
이번 연구는 네이처 메타볼리즘(Nature
Metabolism)저널에 게재됐으며,
기초과학연구원에서 제작한 아래 영상에는 연구 결과가 담겨 있다.