산소가 결핍된 상태에서 갑작스러운 혈류산소의 회복으로 발생되는 조직·세포 손상의 원인이 밝혀졌다.

존스홉킨스대학 신경학 테드 도슨(Ted Dawson) 교수팀은 마우스를 사용한 실험에서 혈류의 회복으로 유발된 급격한 산소노출은 세포사멸을 유도할만큼 독성높은 화학물질을 만들어낸다고 Proceedings of the National Academy of Sciences, USA (PNAS,2006;103:18308-18313, 18314-18319)에 발표했다.

여러 손상세포에서 증명

존스홉킨스세포공학연구소(ICE) 신경재생수복 프로그램의 공동 책임자이기도 한 도슨 교수는 “발생 기전은 확실하지 않지만 이 독성 화학물질인 PAR 폴리머는 분자를 해체시키는 큰 해머나 사망 스위치 기능을 한다”고 설명했다.

교수는 또 “우리는 손상받은 각종 세포에서 이같은 증거를 발견했으며, 이 PAR 폴리머에 의한 세포사 과정을 그리스신화의 죽음의 신인 타나토스의 이름을 빌려 ‘parthanatos’라고 명명했다”고 덧붙였다.

PAR 폴리머가 실제로 심근경색, 뇌경색, 각종 혈관장애와 오랫동안 관련돼 왔던 재관류장애의 근본 원인이라는 확증을 얻기 위해, 도슨 교수는 마우스의 신경세포를 PAR 폴리머로 채워 넣은 결과, 폴리머로 인해 세포가 사멸된 사실을 확인했다.

교수팀은 PAR을 분쇄하여 제거하는 뇌속 효소가 없는 마우스를 만들어 뇌경색과 같은 혈전장애 유발실험을 실시했다.

PAR분쇄 효소가 없는 마우스의 뇌에는 한 배(胚)에서 태어난 정상 마우스보다 2배 많은 PAR 폴리머가 들어있었고, 뇌장애 면적도 62%나 늘어났다.

반면 이 효소가 정상보다 많은 마우스는 한 배에서 태어난 정상마우스보다 뇌장애 정도가 경미했다.

또한 사망 스위치를 온(on)시키는 인자를 분류해내기 위해 세포가 PAR 폴리머를 형성한 후에도 추적한 결과, PAR 폴리머는 15분 후까지는 그 자리에 머물렀지만, 30~60분 후에는 대부분 스위치가 원래 있던 자리로 이동했다.

공동 연구자인 신경학 발리나 도슨(Valina Dawson) 교수는 “세포의 운명은 PAR 폴리머가 방아쇠(trigger)를 당기면 바꿀 수 없다. PAR 폴리머를 차단하는 방법을 발견하면 스위치를 보호하여 심근경색, 뇌경색, 기타 장애 후 세포사를 예방하는 화합물을 만들 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 미국립보건원(NIH)과 미국심장협회(AHA)의 지원을 받았다.

/메디칼트리뷴