Medical, Heath

미토콘드리아 DNA량으로 허약 정도 예측

장종엽엔에스 2014. 12. 22. 10:06

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-22
사람의 혈액에서 발견되는 미토콘드리아 DNA (mtDNA)의 양이 의학적인 노쇠 정도와 직접적인 관련이 있다는 것을 시사하는 연구 결과가 존스홉킨스대학교(Johns Hopkins University )의 새로운 연구에서 얻어졌다. 이 DNA는 증상이 나타나기 10~15년 전 어떤 원인에 의한 노쇠와 죽음에 대한 전반적 위험에 대한 유용한 예측자인 것으로 확인될 수도 있다.

이번 발견은 노화에 대한 과학적 이해에 기여하고, 약물이나 생활스타일 변화로 체력(physical fitness)이 개선될 수 있는 위기에 처한 개인을 확인하는데 도움이 될 수 있다는 것이 이 연구자들의 말이다. 이번 연구 결과는 학술지 Journal of Molecular Medicine 의 인터넷 판에 12월4일 실렸다.

이 관계가 상관관계 또는 인과관계인지는 아직 확실히 알 수 없으나, 어느 것이든, 미토콘드리아 DNA가 노화 분야에 매우 유용한 바이오마커일 수 있다는 것이 아킹 (Dan Arking) 교수의 말이다. 미토콘드리아는 발전소로 일컬어지기도 하는 세포 내 구조물로 세포 에너지의 대부분을 생성한다. 다른 세포 구조물과는 달리 미토콘드리아는 그 자신의 DNA를 가지고 있다. 즉, 핵 내부에 있는 DNA와는 별도로 2~10개의 작은 원형 염색체 형태로 미토콘드리아의 기능에 필요한 37개의 유전자를 코딩한다. 세포당 미토콘드리아의 수는 10에서 수 천 개에 이르고, 이는 세포의 에너지 필요에 의존한다.

아킹 연구실의 선행 연구들은 mtDNA에서의 유전적 차이를 노인에서의 노쇠의 증가, 근육 강도의 감소와 관련지었다. 의학적으로 말하자면, 노쇠는 잘 알려진 일군의 노화 증상으로 허약, 에너지 감소, 저하된 활성 수준과 체중 소실이 포함된다. 이 관련성을 더욱 검정하기 위해서, 아킹 연구팀은 혈액 시료 중의 mtDNA 양을 분석했는데, 이 시료는 1980년대 후반부터 시작되었고 10~20년 동안 참가자들에 대한 건강상의 결과를 추적하기 위한 목적으로 수행된 2가지 인간 연구에서 수집된 것이다.

각 시료에 들어있는 mtDNA가 핵 DNA의 양에 대비 얼마나 많은 지가 계산된 다음, 연구 참여자들에 대해 시간의 경과에 따라 수집된 노쇠와 건강 상태에 대한 측정치가 분석되었다. 평균적으로 노쇠의 기준에 맞는 대상자는 mtDNA가 비 노쇠자 보다 9% 작았다고 한다. 그리고, mtDNA 양 기준으로 분류하면, 연구 집단의 하위 20%는 상위 20%에 속하는 참여자들보다 32% 더 노쇠되기 쉬운 것으로 나타났다. 이는 mtDNA 감소가 건강상 나쁜 결과와 관련이 있다는 직관을 가지게 한다고 한다. 노화에 따라, 에너지 보유고는 감소하고, 모든 종류의 건강 문제와 질환에 더 취약하게 된다. 이 연구자들은 또한 참여자들의 사망 나이도 분석했다. 그 중 한 가지 연구에서 높은 수준의 mtDNA는 그 수준이 가장 낮은 참여자에 비해 평균 2.1년의 추가 수명에 상당했다고 한다.

두 연구에서 얻어진 데이터의 이용으로, mtDNA 수준이 하위 20%인 참여자들을 상위 20%에 속하는 사람들에 비해 연구 기간 동안 어떤 원인으로 인한 사망 가능성이 47% 더 높다는 결과가 얻어졌다. 또한, 여성이 남자에 비해 mtDNA 의 양이 평균 21% 더 높은데, 이것이 남자보다 여자의 평균 수명이 더 긴 것에 일조할 가능성도 있다고 한다.

이 연구팀은 수년에 걸쳐 개인에 대한 혈액 시료의 반복적 채취로 mtDNA의 수준이 시간에 따라 얼마나 감소하는지 여부를 조사해보고 싶다고 한다. 이번 연구에서 확인된 것은 평균적으로 연령 10세 증가에 따라 2.5%의 mtDNA량 감소이다. mtDNA 검정으로 노화 증상의 경험 시작 10~15 년 전에 노쇠의 위험이 진단되어, 근력강화나 다른 개입이 가능하기를 연구자들은 기대한다. 미토콘드리아 수의 감소가 노쇠의 원인이거니 노쇠에 기여한다는 것이 확인된다면, 실험실에서 키워진 세포에 대한 간단한 mtDNA검사로 새로운 약물이 미토콘드리아의 수를 증가시킬 수 있는지에 대한 평가도 가능하다.