저산소 상태가 파킨슨에 좋다고요?
M세대에게는 백투더 퓨쳐의 배우로 잘 알려진 Michael J Fox는 백투더 퓨쳐 3부작을 끝내고 인기가 절정이었던 30세에 파킨슨 진단을 받습니다. 그리고 그는 자신의 이름을 딴 재단 (Michel J Fox Foundation, MJFF)을 설립하고 지금까지 활동해오고 있어요. 그래서 우리 쪽 파킨슨 관련 Z세대 연구자들은 재단 관계자로만 압니다. (아 세대차이;;)
마이클은 어느 날 부탄에 여행을 갔는데, 이 백두산 높이부터 시작하는 동네에 갔더니 파킨슨 증상이 완화되는 것을 느꼈습니다. 그리고 이전에도 파킨슨 환자들이 고지대에서 증상이 덜 해지는 걸 느낀 바 있었죠. 그렇다면 어떤 점이 그런 차이를 만들었을까요? 그래서 저기압 vs 저산소 두 가지 이론이 있어왔습니다. 그리고 저기압은 사실 실험실에서 하기 쉽지 않기 때문에 주로 저산소 연구가 많이 진행되었는데요, 21%인 산소농도를 17% (사람) ~ 11% (쥐)로 낮춘 연구들이 있었습니다.
오늘 소개할 논문은 저산소에서 파킨슨 증상의 개선을 쥐모델에서 연구한 논문입니다. 해발 4500~4999m에서 겪는 저 산소증을 모사하기 위해 산소레벨을 11%까지 낮춘 챔버에서 12주간 사육된 쥐들은 같은 기간 정상 산소농도에서 사육된 쥐들과 비슷한 알파-시뉴클레인 응집 (파킨슨 증상의 원인이라고 생각되는 단백질 응집)이 나타나는데도 더 적은 도파민 뉴런 손상과 운동능력 역시 보존되는 것을 보였습니다.
그렇다면 어떻게 이게 가능하게 된 것일까요? 연구자들은 산소에 의해 나타나는 여러 변화를 찾아봤습니다. 일단 11% 산소에서는 파킨슨에서 나타나는 유전자 발현변화가 억제되었습니다. 그리고 파킨슨에서 망가진 미토콘드리아에서 미처 처리되지 못하고 나온 활성산소에 의한 세포 내 과산화반응, 그중에서도 산화된 지질이 제기능을 못하는 현상이 최근 파킨슨에서 주목받고 있는데, 이 반응이 많이 억제된 것을 보여주었습니다.
파킨슨 쥐에서 정상적인 산소공급(왼쪽)과 산소부족(오른쪽)에서의 유전자 변화. 파킨슨 병에서 오르내리는 유전자 변화가 사라졌다.그럼 저 산소 상태에 의한 보호 효과는 얼마나 진행될까요? 쥐의 수명이 24개월인데 파킨슨 증상이 나타난 후 10개월간 저산소 상태에 파킨슨 마우스를 넣어봤습니다. 놀랍게도 증상이 악화되지 않고 유지가 되네요. 한창 파킨슨이 진행 중인 쥐를 6주간 저산소 상태를 넣었더니 증상이 회복되는 것도 보여줍니다.
근본적인 원인을 치료할 순 없지만 최소한 증상을 완화시키는데 저산소 상태가 도움을 줄 수 있다는 것이겠죠. 그리고 연구하는 입장에서는 세포 내 활성산소, 그리고 산화지질과 증상과의 연관관계에 대해서 생각해봐야 한다고 생각이 드네요. 사실 파킨슨 관련 유전자들은 미토콘드리아(Parkin, Pink1)와 리소좀에서 당지질을 조절하는데 관련된 유전자 (GBA, LRRK2, ATP13A2) 등등이 알려져 있습니다. 그리고 금속성분의 침착에는 산소가 아주 중요한 요소죠. 다른 연구에서 늘 생각할 거리를 쥐고 있는 건 다음 좋은 연구에 중요한 요소일겁니다 ㅋ
