췌도(랑게르한스섬)는 췌장 내 혈당을 조절하는 호르몬인 인슐린을 생산·분비하는 매우 중요한 소기관이다. 일반적으로 노화가 진행됨에 따라 췌도의 혈당 조절 기능은 점차 저하되어 노령자의 건강한 노화를 방해하는 위협요인이 되어 왔다. 그러나, 이에 대한 주요 원인이 무엇인지에 관한 과학적 지식이 부족한 상황이었다.

최근 디지스트(DGIST, 총장 신성철) 뉴바이올로지전공 남홍길 펠로우(Fellow, IBS 식물노화수명연구단장) 연구팀이 미국, 스웨덴 연구진과 공동으로 췌도의 노화와 기능 저하의 새로운 원인을 규명한 것으로 알려짐녀서 주목을 받고 있다.

남홍길 펠로우 연구팀에 따르면 인슐린을 분비해 혈당 조절을 담당하는 췌도의 노화와 기능 저하는 췌도 내 혈관 염증 및 섬유화(Fibrosis)와 관련이 있는 것으로, 췌도의 고유 기능인 혈당 감지와 베타세포의 인슐린 발현 및 분비에는 영향을 주지 않는 것으로 밝혀졌다.

▲  젊은 쥐의 췌도(좌)와 늙은 쥐의 췌도(우)에서 혈관 섬유화 지표인 라미닌(Laminin) 단백질의 함량을 비교한 면역형광현미경 사진

연구팀은 당뇨병에 걸린 쥐를 이용한 실험에서 젊은 쥐의 췌도에 비해 늙은 쥐의 췌도에서 혈관 염증 지표 단백질 유전자들이 높게 나타난 것을 발견했다. 또, 혈관 섬유화 지표인 라미닌 단백질의 함량도 노화된 쥐의 췌도 혈관에 현저하게 증가됐음이 확인됐다고 밝혔다. 역으로 당뇨병에 걸리지 않은 늙은 쥐의 노화된 췌도를 당뇨병을 가진 젊은 쥐의 홍채에 이식하는 췌도 홍채 이식술을 진행한 결과, 이식된 노화 췌도에 새로운 모세혈관이 생성되면서 당뇨병에 걸렸던 젊은 쥐의 혈당 조절 능력이 회복되는 사실도 확인됐다
    
이는 췌도의 노화가 진행되더라도 인슐린을 만들어 분비하는 베타세포의 기능은 감소하지 않지만, 췌도 내 혈관의 염증과 섬유화로 인해 인슐린이 필요한 조직으로의 전달이 지연되면서 신체의 당부하가 증가하고, 혈당 항상성이 파괴돼 당뇨병이 유발될 수 있음을 의미하는 것이라고 연구팀 관계자는 설명했다. 이번 연구발표로 지금까지 베타세포 증식에 초점을 맞춰 진행돼 온 췌도 노화연구는 췌도 내 혈관의 염증과 섬유화 원인을 밝히고 역노화 유도법을 찾는 방향으로 전환될 전망이다.

▲  췌도 홍채 이식 후의 세포분화 활성화 및 혈당 조절 능력 회복 사진

디지스트 남홍길 펠로우는 “이번 연구는 췌도 노화의 원인과 역노화 연구에 새로운 방향을 제시할 것”이라며 “췌도 내 혈관의 염증과 섬유화의 원인을 밝혀내고, 예방 및 치료법을 개발한다면 노화형 당뇨병에서 벗어난 건강한 노화를 기대할 수 있을 것”이라고 말했다.
    
한편, 이번 연구 성과는 세계적 과학기술 전문저널인 미국 국립과학원회보(PNAS) 17일자 온라인판에 게재됐으며, 남홍길 펠로우 연구팀이 생명체 노화의 공통 원리에 대한 이해를 목적으로 미국 마이애미대학교 밀러의과대 베르그렌(Berggren) 박사, 스웨덴 웁살라대학교 카이세도(Caisedo) 박사, 디지스트 나노바이오연구부 전원배 박사 연구팀과 공동으로 진행했다.

<다음은 남홍길 교수와의 일문일답>

▲      © 남홍길 교수

이번 성과 뭐가 다른가?
췌도의 노화가 진행되더라도 인슐린을 발현·분비하는 베타세포의 기능은 감소하지 않고, 췌도내 혈관의 염증과 섬유화로 인한 혈관장애로 인해 인슐린의 내분비 혈관으로의 분비가 원활하지 못함으로 인해 췌도의 기능이 상실된다는 새로운 사실을 발견한 것이라고 할 수있다. 

어디에 쓸 수 있나
당뇨병에서 벗어난 건강한 노화를 성취할 수 있다는 기초과학적 지식이 제공됨에 따라 향후 췌도 노화 기전과 역노화에 새로운 연구방향을 제시할 것이다.

실용화까지 필요한 시간은?

짧게는 수년에서 길게는 십 여 년의 시간이 더 필요할 것으로 생각된다

실용화를 위한 과제는 ?
췌도 내 혈관의 염증과 섬유화 발생 기전을 규명하고 이들을 예방 또는 치료하는 의약품을 개발하게 된다면 노화에 따른 당 부하(Glucose Tolerance)에 대처하고 당 항상성(Glucose Homeostasis)을 유지시킬 수 있을 것으로 예상된다.

연구를 시작한 계기는?
동물과 식물을 아우르는 생명체 노화의 공통 조절기전, 특히 조직의 노화가 개체 전체의 노화에 미치는 연계성에 대한 이해를 목적으로 할 때 좋은 연구주제가 되는 췌도의 노화에 대해 미국 마이애미대학교 밀러의과대, 스웨덴 웁살라대학교 연구팀과 공동연구를 수행하던 중 연구진은 젊은 사람과 늙은 사람에서 인슐린을 생성·분비하는 췌도의 크기와 베타세포의 수는 별 차이가 없음에도 불구하고 노화가 진행됨에 따라 췌도의 혈당 조절 기능은 점차 저하되어 노령자의 건강한 노화를 방해하는 위협요인이 되도 있음에 주목했다.