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- 일반적으로 줄기세포는 근육의 부상, 세포 결함 또는 기타 손상이 반복해서 복구되게 함
- 노화 세포는 메신저 물질을 사용해 근육 줄기세포의 증식과 활동을 차단, 조직 복구 억제
- 부상은 근육 세포를 노화로 몰아넣는다.
- 노년기에 기능이 약해진 면역 체계는 더 이상 이러한 노화 세포를 제거하지 않는다.

오래된 근육이 잘 낫지 않는 이유
노화 세포의 축적이 줄기세포에 의한 근육 재생을 억제한다.

노년기에는 근육이 종종 수축하고 근육 손상이 잘 치유되지 않는다. 연구원들이 이제 이것이 왜 그런지 밝혀냈다. 이에 따르면 범인은 근육 조직에서 세포를 더 이상 분할하지 않는 오래된 노화세포의 축적이다. 이 노화 세포는 메신저 물질을 사용하여 근육 줄기세포의 증식과 활동을 차단하여 조직 복구를 억제한다. 그러나 노화 세포와 그 신호를 차단하면 근육 재생이 다시 자극될 수 있다. 

▲ 근육 조직의 노화 세포(색). © Moiseeva et al.

일반적으로 줄기세포는 근육의 부상, 세포 결함 또는 기타 손상이 반복해서 복구되도록 한다. 이 지속적인 조직 재생만이 장기, 근육 및 뼈의 기능을 유지한다. 그러나 이것이 작동하려면 조직 틈새에 있는 줄기세포가 다른 세포의 신호에 의해 "깨어나" 필요한 대체 세포로 증식 및 분화되어야 한다.

"손상된 조직의 재건은 재생 줄기세포 적소 내에서 서로 다른 세포 유형의 정확한 시간에 상호 작용을 필요로 한다"고 바르셀로나에 있는 Pompeu Fabra University의 Victoria Moiseeva와 동료들이 설명했다.

파괴적인 요인으로 오래된 세포?

팀이 이제 발견한 것처럼 파괴적인 요인이 작용하는 것은 바로 이 시점이다. 더 이상 분열하지 않는 노화 세포다. 이 세포들은 노화와 관련된 퇴화를 방지하기 위해 일종의 생물학적 비상 브레이크에서 세포 자체의 제어 메커니즘에 의해 종료되었다. 그러나 이러한 노화세포는 체내에서 완전히 제거되지 않아 일생 동안 조직에 축적된다.

이것은 이전에 이러한 세포가 많은 노화 관련 증상의 원인이 될 수 있다는 의심을 불러일으켰다. 사실, 모든 노화 세포를 제거한 후에도 더 건강한 상태를 유지하고 노년기에 더 오래 산다는 것이 이미 쥐에게서 나타났다. 따라서 Moiseeva와 그녀의 팀은 이러한 세포가 젊은 근육과 노인 근육의 재생에 영향을 미칠 수 있는지 알고 싶었다.

그들의 연구를 위해 연구자들은 먼저 다양한 연령대의 생쥐의 건강하고 손상된 근육 조직에서 노화 세포의 분포와 빈도를 시각화하기 위해 형광 마커를 사용했다.

부상은 근육 세포를 노화로 몰아넣는다.

예상대로 젊고 건강한 근육에서는 노화 세포가 거의 발견되지 않는 것으로 나타났다. 그러나 마우스 근육이 노화되거나 부상을 입으면 상황이 바뀌었다. 부상 후에 이러한 오래된 세포는 특히 조직 복구가 시작되어야 하는 근육의 줄기세포 틈새에 빠르게 축적되었다.

추가 분석에 따르면 노화 세포의 이러한 급속한 증가는 많은 나이가 들었지만 여전히 기능을 하는 세포가 갑자기 노화 상태로 떨어지는 것에 의해 촉발된 것으로 밝혀졌다. 룩셈부르크 대학의 공저자 안토니오 델 솔(Antonio Del Sol)은 "부상 후 일부 근육 세포는 노화되어 조기에 노화된 미세 환경을 만든다"고 설명했다. 영향을 받은 세포는 강한 산화 스트레스와 증가된 DNA 손상을 보여 노화 상태로 몰아간다.

조직의 전염 효과

도대체 이러한 갑작스러운 세포 노화를 유발하는 요인은 무엇일까? 유전자 및 생화학적 분석의 도움으로 연구자들은 근육 조직에 이미 존재하는 노화 세포를 통해 일종의 "전염 효과"가 있음을 발견했다. 조직 손상의 경우 염증과 경화 결합 조직 형성을 촉진하는 메신저 물질의 양이 증가한다. 원칙적으로 이것은 조직 복구에 중요한 줄기세포 주변의 세포 환경의 조기 노화로 이어진다.

의학은 또한 염증과 조직 흉터의 전형적인 연령 조합에 관해서 "염증"에 대해 말한다. 젊은 신체는 면역 체계가 과도한 노화 세포를 제거함으로써 이러한 효과를 부분적으로 역전시킬 수 있지만 노년기에는 그렇지 않다. "노년기에 기능이 약해진 면역 체계는 더 이상 이러한 노화 세포를 제거하지 않는다. 즉, 손상된 오래된 근육에 더 오래 남아 축적된다는 의미다"고 Moiseeva와 그녀의 동료들은 설명했다.

노화 세포는 재생을 억제한다.

이것의 결과는, 이러한 오래된 세포의 존재는 근육에서 줄기세포의 증식과 분화를 억제한다. 이는 부상 및 유사한 손상이 더 이상 수리될 수 없거나 천천히 수리될 수 있음을 의미한. 이 효과는 노화 세포를 손상된 근육 조직에 이식했을 때도 관찰되었다. "따라서 줄기세포 틈새에 있는 노화 세포는 재생을 억제한다"고 연구자들은 설명했다.

줄기세포 적소의 이러한 조기 노화는 또한 노인들이 종종 점진적인 근육 위축으로 고통받는 이유를 설명할 수 있다. 미세한 손상과 죽은 조직 영역은 더 이상 복구되지 않거나 천천히 복구된다.

새로운 치료법의 기회

새로운 발견은 또한 미래에 노화 관련 근육 위축 및 기타 근육 치유 장애를 퇴치하기 위해 더 많은 일을 할 수 있는 기회를 열어준다. 연구팀이 쥐의 노화 세포나 메신저 물질을 차단했을 때 젊은 쥐와 늙은 쥐 모두에서 근육 재생이 개선됐기 때문이다. Moiseeva와 그녀의 동료들은 "이러한 노화 세포가 인간의 근육에도 축적되기 때문에 이것은 근육 복구를 개선하는 새로운 방법을 열어준다"고 설명했다.

이 연구에 참여하지 않은 Regeneron Pharmaceuticals의 미국 연구원 David Glass는 "이 작업은 연령 관련 근육 약화와 싸우기 위해 조직에서 노화 세포를 선택적으로 제거할 수 있는 치료법을 찾는 새로운 동기를 제공한다"고 첨부된 논평에서 썼다.
(Nature, 2022; doi: 10.1038/s41586-022-05535-x)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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