연세대 생리학교실 김동욱 교수팀

▲ 김동욱 연세대 교수(왼쪽)와 김대성 고려대 교수가 파긴슨병 유발 위험인자를 발견했다. ⓒ 세브란스
▲ 김동욱 연세대 교수(왼쪽)와 김대성 고려대 교수. ⓒ 세브란스

파킨슨병(Parkinson's disease)을 유발하는 새로운 유전자가 밝혀졌다.

연세대 의과대학은 10일 김동욱 생리학교실 교수, 박상현 박사, 김대성 고려대 교수가  공동으로 TPBG(Trophoblast glycoprotein) 유전자의 기능 이상이 파킨슨병을 일으킨다는 연구결과를 발표했다.

연구 결과는 네이처(nature) 파트너 저널인 npj 파킨슨 디지즈(npj Parkinson's Disease) 온라인판에 최근 게재됐다.

이 병은 중뇌의 흑질부에서 신경전달물질 '도파민'을 분비하는 신경세포가 소실돼 나타나며 퇴행성 뇌신경질환으로 현재 치료법은 근본적 치료가 아닌 증상 완화를 목표로 하고 있다.

연구팀은 TPBG가 배아줄기세포에서 유래된 중뇌 도파민 신경세포에서 특이적으로 발현하고 있는 것을 찾아냈다.

생쥐가 수정 이후 성체로 자라는 과정에서 중뇌 도파민 신경세포가 발생하는 지역인 복측 중뇌(ventral midbrain)에서 TPBG가 발현되며 성체 시기 동안에도 TPBG의 발현이 유지되는 것을 확인했다.

TPBG가 결핍된 생쥐는 나이가 들어가면서 중뇌 흑질부 도파민 신경세포가 정상 생쥐와 비교해 선택적으로 소실되는 현상을 확인했다.

▲ 중뇌 도파민 신경세표수 확인. ⓒ 세브란스
▲ 중뇌 도파민 신경세표수 확인. ⓒ 세브란스

TPBG결핍 고령의 생쥐 중뇌 흑질부에서는 세포 사멸의 증가와 알파-시뉴클레인(alpha-synuclein)의 축적, 신경염증 등 파킨슨병에서 주로 나타나는 기전을 동반했다.

파킨슨병의 병리학적 소견은 선조체(striatum)에서도 발견됐다. 선조체는 중뇌 흑질부 도파민 신경세포가 신경지배를 하며 도파민을 분비하는 뇌 부위다.

TPBG결핍 고령의 생쥐 선조체는 도파민 신경섬유에서 축삭돌기 팽윤을 보이며 실제 도파민 농도가 정상 생쥐 대비 30% 감소했다.이 선조체 경로에서 나타난 신경해부학적, 신경화학적 변화가 파킨슨병과 관련 있는 운동 이상 증상으로도 이어졌다.

▲ 중뇌 도파민 신경세표의 축삭돌기 팽윤과 선조체 내 도파민 농도. ⓒ 세브란스
▲ 중뇌 도파민 신경세표의 축삭돌기 팽윤과 선조체 내 도파민 농도. ⓒ 세브란스

TPBG는 중뇌 도파민 신경세포의 세포막에 위치해 세포 내외부의 환경을 모니터링하면서 도파민 신경세포의 항상성 유지에 기여하는 것으로 보인다.

TPBG가 정상적인 기능을 수행하지 못하는 상황에서 노화와 같은 트리거가 가해지면 TPBG가 매개하는 다양한 세포 내 역할들이 불안정해지면서 상호 간의 균형이 붕괴돼 결국 도파민 세포의 사멸로 이어지며 운동 이상 증상 등의 파킨슨병 증상을 야기하는 것으로 보인다고 연구팀은 밝혔다.

김동욱 교수는 "TPBG가 중뇌 도파민 신경세포의 생존과 유지에 중요한 기능을 수행하며 나아가 정상적으로 기능을 수행하지 못할 경우 파킨슨병의 발병 위험성을 높일 수 있다는 것을 시사한다"며 "TPBG 유전자가 새로운 파킨슨병 유발 위험인자임을 밝혀낸 최초의 연구라는 점에서 의의가 있다"고 말했다.

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