동물모델의 영양분 상태가 휴면 난모세포의 활성화 조절, 임신에 영향 줘
휴면 난모세포 유지 기전 확인 결과, 불임 치료제 개발에 활용될 것
[바이오타임즈] 다낭성 난소증후군(Polycystic Ovary Syndrome, PCOS)은 시상하부-뇌하수체-난소의 호르몬 이상으로 난소의 남성 호르몬 분비가 증가하여 배란이 잘 이루어지지 않아 월경 불순, 비만, 불임이 발생하고, 장기적으로 대사 증후군과 연관되는 질환이다.
다낭성 난소증후군의 원인은 정확하게 알려지지 않았으나, 교감신경의 상관관계는 임상적으로 입증되어 있다. 그러나 정확한 기전은 알려지지 않았다.
또한, 비만 및 과영양상태가 다낭성 난소증후군을 초래한다는 연구 결과도 많이 나오고 있으나, 그 기전 역시 확인되지 않았다.
여성의 몸이 과영양상태로 인해 몸의 영양분 인지가 과다하게 증가하면, 이에 균형을 맞춰줄 교감신경이 점차 고갈되어 결국 다낭성 난소 증후군을 유발할 수도 있다는 가능성을 제시한 연구 결과가 나왔다.
◇국내 연구진, 난모세포의 휴면상태를 유지하는 교감신경 전달 신호 주요 인자 발견
안전성평가연구소는 인하대학교 생명과학과 김정호 교수가 미국 텍사스 사우스웨스턴 의과대 유영재 교수 연구팀과 교감신경 전달 신호가 휴면 난모세포(Quiescent oocyte)를 유지하는 주요한 인자임을 확인했다고 밝혔다.
연구팀은 교감신경에서 분비되는 무척추동물의 옥토파민과 옥토파민에 대응하는 기능을 수행하는 척추동물의 노르에피네프린이 휴면 난모세포의 유지에 필수적임을 밝혀냈다. 교감신경 전달 신호가 영양분의 상태에 따라 휴면 난모세포의 보존상태를 조절한다는 것이다.
이번 연구는 안전성평가연구소의 주요 사업 ‘Signal Toxicity 평가 기법개발을 위한 표현형 독성 스크리닝 시스템 구축’의 연구 결과이며, 국제학술지 네이처의 자매지 ‘Nature Communications’에 승인 되어 지난 11월 게재됐다.
일반적으로 난모세포는 다세포동물의 암컷이 가지는 생식세포로 난자를 생성하는 세포이다. 여성은 이미 휴면 난모세포 풀을 갖고 태어나는데, 약 50년 동안 적절한 숫자의 휴면 난모세포를 꺼내서 사용하고 나머지 풀을 휴면상태로 계속 유지하게 만드는 자세한 작용은 알려지지 않았다.
난모세포는 난소에 휴면상태로 존재하며, 원칙적으로 증식하지 않기 때문에 생식능력을 오래 유지하기 위해 필수적으로 휴면상태를 유지하게 된다. 하지만 휴면 난모세포가 비정상적으로 분화하는 경우 불임과 조기폐경 등을 유발하는 주요한 원인으로 추측되고 있다.
◇동물모델의 영양분 상태가 휴면 난모세포의 활성화 조절, 임신에 영향 줘
연구팀은 무척추동물로 예쁜꼬마선충(Caenorabditis elegans), 초파리(Drosophila melanogaster), 척추동물로 제브라피쉬(Danio rerio)를 동물모델로 활용했다.
옥토파민이 결핍된 돌연변이 초파리에서 휴면 난모세포의 상태를 관찰했을 때 휴면 난모세포를 축적하지 못한 것을 확인한 반면, 영양분을 섭취하지 못했음에도 정상 암컷 초파리가 휴면 난모세포를 축적하는 것을 확인했다.
옥토파민을 만들지 못하는 예쁜꼬마선충과 초파리의 돌연변이체에 옥토파민을 외부에서 공급하게 되면 다시 정상적으로 휴면 난모세포를 축적할 수 있다는 것을 확인함으로써 옥토파민이 무척추동물의 휴면 난모세포 유지에 필수적이라는 것을 알 수 있다.
또한 동물모델의 영양분 상태가 휴면 난모세포의 활성화를 조절함으로써 교감신경 전달물질이 난모세포를 축적하거나 유지하는데 단독으로 기여하지 않으며, 영양 상태가 임신에 영향을 줄 수 있다는 것을 추측할 수 있다.
척추동물은 무척추동물의 옥토파민과 유사한 구조와 기능을 갖는 노르에피네프린을 교감신경으로부터 분비함으로써 동물이 스트레스에 저항할 수 있도록 다양한 생리학적 변화를 유도한다.
척추동물 모델 제브라피쉬가 교감신경 물질인 노르에피네프린이 결핍되어 영양분이 제한되면 휴면 난모세포를 유지하지 못함을 동일하게 확인함으로써 교감신경 물질과 영양분이 휴면 난모세포를 유지한다는 연구 결과를 확인할 수 있다.
영양분이 충분한 좋은 환경에서는 영양분 신호가 난모세포의 성숙을 활성화하는 신호로 작용하여 동물들이 많은 자손을 생산할 수 있게 되나, 영양분이 충분하지 않은 경우는 교감신경으로부터 분비되는 옥토파민 또는 노르에피네프린이 난모세포의 활성화를 억제하고 난모세포의 휴면상태를 유지해 소중한 난모세포들이 손실되지 않도록 보호해주는 신호로 작용한다.
인하대학교 김정호 교수는 “난소에 존재하는 복잡한 교감신경 네트워크의 기능을 밝힌 이번 연구는 향후 불임 치료에 응용될 수 있다는 데 큰 의미가 있다”고 말했다.
이번 연구의 제1저자인 경남바이오헬스연구지원센터 현문정 박사도 “이번 연구를 통한 휴면난모세포 유지 기전 확인 결과가 불임과 관련한 유해인자 탐색 및 치료제 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 덧붙였다.
[바이오타임즈=정민아 기자] news@biotimes.co.kr
