이화여대 연구팀(김민주 학생, 조혜원 연구원, 김이준 교수)과 서울대 연구팀 사진(용상민 학생(제1저자), 생명과학부 김진홍 교수) (왼쪽부터) [사진출처=이화여대]

[한국강사신문 한상형 기자] 간 기능이 저하되면 필수 미량영양소인 셀레늄의 연골 전달이 감소하면서 연골세포의 노화가 촉진되고, 퇴행성관절염의 진행까지 빨라질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 간질환과 퇴행성관절염을 하나의 전신 대사 기전으로 연결해 설명한 연구라는 점에서 주목된다.

이화여자대학교 의학과 김이준 교수 연구팀은 서울대학교 생명과학부 김진홍 교수 연구팀과 공동연구를 통해 간 기능 저하가 연골의 셀레늄 공급에 영향을 미치고, 이로 인해 연골세포의 항산화 기능이 약화되는 과정을 규명했다.

연구팀은 이번 연구에서 간과 연골 사이의 셀레늄 이동을 연결하는 새로운 대사 경로인 ‘간-연골 셀레늄 축(liver-cartilage selenium axis)’을 제시했다.

연구 결과를 담은 논문은 「골관절염의 대사성 동반질환을 매개하는 간–연골 셀레늄 축 규명(A liver-cartilage selenium axis underlies metabolic comorbidity in osteoarthritis)」이라는 제목으로 내분비·대사 생물학 분야 국제학술지 10월호에 게재됐다. 해당 학술지는 높은 영향력을 가진 대사 분야 국제학술지로, 이번 연구의 학술적 의미가 큰 것으로 평가된다.

퇴행성관절염은 관절의 연골이 점차 손상되면서 통증과 운동 기능 저하를 유발하는 대표적인 퇴행성 질환이다. 그동안 퇴행성관절염은 주로 노화나 반복적인 관절 사용, 물리적 손상 등 관절 자체의 문제에서 비롯되는 질환으로 인식돼 왔다.

그러나 최근에는 비만과 당뇨병을 비롯한 다양한 전신 대사질환이 퇴행성관절염과 함께 나타나는 사례가 증가하면서 관절 이외의 장기에서 발생한 대사 이상이 연골 건강에 영향을 미칠 가능성도 제기돼 왔다.

공동연구팀은 이 가운데 간질환과 퇴행성관절염의 연관성에 주목했다. 국내외 대규모 인구자료를 분석한 결과, 간질환을 가진 집단에서 퇴행성관절염이 더 빈번하게 나타나는 경향을 확인했다.

연구팀은 이러한 통계적 연관성에 그치지 않고 간 기능 이상이 실제로 어떤 과정을 통해 연골 손상으로 이어지는지를 집중적으로 분석했다. 그 결과 핵심 연결고리로 셀레늄 대사와 간에서 연골로 이어지는 셀레늄 전달 체계를 확인했다.

셀레늄은 인체에 필요한 필수 미량영양소로, 세포를 활성산소로부터 보호하는 여러 항산화 단백질의 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

체내 셀레늄은 주로 간에서 만들어지는 단백질 SELENOP를 통해 혈액으로 운반된 뒤 각 조직으로 전달된다.

연구팀은 간질환이 발생하면 간세포에서 SELENOP의 생성이 감소하고, 이에 따라 혈액을 통해 연골에 공급되는 셀레늄의 양 역시 줄어든다는 사실을 확인했다.

연골세포에 전달되는 셀레늄이 부족해지면 세포 내부의 항산화 방어 체계가 약화된다. 그 결과 활성산소가 증가하고 연골세포의 노화가 촉진되면서 연골을 정상적으로 유지하는 기능이 떨어진다.

결국 이러한 변화가 누적되면서 연골 손상이 심해지고 퇴행성관절염의 진행이 가속화될 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다.

연구팀은 셀레늄 전달 감소가 단순한 현상이 아니라 실제 퇴행성관절염 악화의 원인으로 작용하는지 확인하기 위해 여러 동물모델을 활용한 실험을 진행했다.

간 기능이 저하된 동물모델에 셀레늄을 지속적으로 보충한 결과, 연골세포의 항산화 기능이 회복되고 세포 노화가 감소하는 것으로 나타났다. 또한 연골 손상과 퇴행성관절염의 진행도 완화되는 양상이 확인됐다.

이는 간질환으로 인해 간에서 연골로 이어지는 셀레늄 공급 체계가 손상되더라도 외부에서 셀레늄을 보충함으로써 부족한 영양소를 보완할 가능성을 보여주는 결과다.

연구팀은 인구집단 자료를 활용한 분석에서도 관련성을 확인했다. 간질환 환자들을 대상으로 분석한 결과, 일일 셀레늄 섭취량과 퇴행성관절염 발병 사이에 연관성이 나타났다.

특히 간질환으로 SELENOP를 통한 정상적인 셀레늄 운반 기능이 저하된 상황에서는 식이를 통해 셀레늄을 직접 공급할 경우 간을 거치지 않고 부족한 셀레늄을 보완하는 효과가 나타날 가능성이 확인됐다.

김이준 이화여대 교수는 이번 연구에 대해 “퇴행성관절염이 관절 자체의 문제뿐 아니라 다른 장기의 대사 이상이 미치는 전신적 영향으로도 촉발될 수 있음을 보여준다”고 설명했다.

이어 “향후 간질환을 동반한 퇴행성관절염 환자들을 대상으로 적합한 셀레늄 기반 예방·치료 체계를 구축하기 위한 첫걸음”이라고 연구의 의미를 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 재원으로 한국연구재단이 지원하는 중견연구사업 및 바이오·의료기술개발사업(차세대바이오), 보건복지부 재원으로 한국보건산업진흥원이 지원하는 글로벌 의사과학자 양성 사업, 국가신약개발재단, 서경배과학재단 등의 지원을 받아 수행됐다.

이번 연구는 간질환과 퇴행성관절염처럼 서로 다른 장기에서 나타나는 질환 사이에 존재하는 전신 대사 연결고리를 제시했다는 점에서 의미가 있다. 특히 간에서 조절되는 셀레늄 공급이 연골의 항산화 기능과 세포 노화에 영향을 미친다는 사실을 밝혀내면서, 향후 대사질환과 관절질환을 함께 고려하는 새로운 예방·치료 전략 개발에도 활용될 가능성이 제기된다.

출처 : 한국강사신문(https://www.lecturernews.com)