메뉴바로가기본문바로가기

동아사이언스

뇌도 당뇨에 영향 미친다...뇌 속에서 혈당 조절 세포 발견

통합검색

뇌도 당뇨에 영향 미친다...뇌 속에서 혈당 조절 세포 발견

2019.10.24 12:00
서성배 KAIST 생명과학과 교수(왼쪽)와 오양균 뉴욕대 세포생물학부 연구원 공동연구팀은 초파리 연구를 통해 뇌 속에서 체내 혈당에 직접 관여하는 포도당 감지 신경세포를 발견하고 구체적 원리를 밝혀내는 데 성공했다. KAIST 제공
서성배 KAIST 생명과학과 교수(오른쪽)와 오양균 뉴욕대 세포생물학부 연구원 공동연구팀은 초파리 연구를 통해 뇌 속에서 체내 혈당에 직접 관여하는 포도당 감지 신경세포를 발견하고 구체적 원리를 밝혀내는 데 성공했다. KAIST 제공

한국 연구팀이 당뇨에 큰 영향을 미치는 뇌 혈당 조절 세포를 발견했다. 당은 혀나 췌장에서 감지하는 것으로 알려졌으나 뇌에서도 이를 감지하고 혈당 조절에 관여하는 핵심 세포가 있음이 밝혀진 것이다. 당뇨병의 원인을 밝히고 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

 

서성배 KAIST 생명과학과 교수와 오양균 뉴욕대 세포생물학부 연구원팀은 초파리를 이용해 뇌 속에서 체내 혈당을 조절하는 포도당 감지 신경세포를 발견하고 구체적인 원리를 밝혀 국제학술지 ‘네이처’에 23일자에 발표했다.

 

한국은 당뇨병에 걸려 있는 사람이 전 인구의 14%에 이르고 당뇨병 증가속도도 세계 1위인 나라다. 당뇨병의 발병원인은 정확히 알려져 있지 않으나 주로 혈당을 낮춰주는 호르몬인 인슐린을 분비하는 췌장 내 세포 기능이 저하되며 병이 시작되는 것으로 추정된다. 최근에는 스트레스가 당뇨병 증세에 영향을 미치고 혈당 조절을 어렵게 한다는 사실이 밝혀져, 뇌 어딘가에 존재하는 혈당 조절 능력이 당뇨병에 영향을 미칠 수 있다는 주장이 제기되기도 했다.

 

연구팀은 동물의 혀나 내장뿐만 아니라 뇌 속에서도 포도당을 감지하는 세포 수용체가 존재한다고 보고 초파리를 이용해 연구해왔다. 인간 뇌의 시상하부나 후뇌 등에서 포도당을 감지하는 신경세포가 있을 것이라는 추측은 있었지만 이 세포들이 어떻게 포도당을 감지해 몸에 명령을 내리는지는 밝혀지지 않았다.

 

연구팀은 초파리 뇌 속에서 포도당 농도에 반응하는 한 쌍의 신경세포(그림 위쪽 밝게 빛나는 부분) 쌍을 발견하고 이 세포가 인슐린을 생산하는 조직(위쪽)과 글루카곤을 생산하는 조직(아래쪽)과 연결돼 있음을 밝혔다. KAIST 제공
연구팀은 초파리 뇌 속에서 포도당 농도에 반응하는 한 쌍의 신경세포(그림 위쪽 밝게 빛나는 부분) 쌍을 발견하고 이 세포가 인슐린을 생산하는 조직(위쪽)과 글루카곤을 생산하는 조직(아래쪽)과 연결돼 있음을 밝혔다. KAIST 제공

연구팀은 초파리 뇌 신경조직 전체를 분석해 초파리가 포도당이 영양이 있는지 판단하는 데 쓰는 한 쌍의 신경세포를 발견했다. 이 신경세포쌍은 체내 포도당 농도가 증가하면 이에 반응해 활성화됐다. 연구팀은 이들 세포가 인간 췌장 세포와 비슷한 신호 물질 수용체 단백질을 활용해 포도당을 인지한다는 것을 확인했다.

 

연구팀은 이 신경세포가 초파리의 인슐린 생산을 담당하는 신경조직과 혈당을 높여주는 호르몬인 글루카곤과 유사한 기능을 하는 단백질을 생산하는 조직에 각각 축삭돌기를 뻗고 있음을 확인했다. 축삭돌기는 신경 세포에서 뻗어 나온 돌기로 신경 신호를 전달하는 통로다. 이번에 발견된 신경세포쌍이 혈당 조절에 중요한 호르몬을 생산하는 조직에 직접 정보를 전달할 수 있다는 것을 알아낸 것이다.

 

분석 결과 뇌가 실제로 혈당 조절 명령을 내리는 것으로 나타났다. 포도당을 감지하는 이 신경세포가 활성화되면 인슐린 생산 조직은 활성화됐다. 반면 글루카곤 생산 조직의 활동은 억제됐다. 신경세포를 억제하면 반대 효과가 나타났다. 뇌 속 단 한쌍의 포도당 감지 신경세포 활동을 조절하는 것만으로 당뇨병 증상을 가지는 초파리를 만들 수 있는 것이다.

 

연구팀은 포도당 감지 신경세포에서 초파리에서 신경전달 기능을 하는 단백질인 sNPF가 발현되는 것도 파악했다. 신경세포가 포도당에 노출되면 SNPF가 분비되고 sNPF는 인슐린과 글루카곤을 생산하는 조직으로 전달되는것도 증명했다.

 

서 교수는 “당뇨병 원인 규명과 치료의 패러다임을 근본적으로 바꿀 수 있는 계기를 마련했다”며 “한 단계 진보된 당뇨병 진단과 치료가 가능해질 뿐만 아니라, 비만과 대사질환 치료에도 도움을 줄 것”이라고 말했다.

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

7 + 3 = 새로고침
###
    과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기

    관련 태그 뉴스