충남대학교 의과대학 :
생화학교실 장윤선

미토콘드리아는 신경계를 구성하는 신경세포의 에너지 대사 조절에 중요한 역할을 하는 세포내소기관이다. 세포마다 수백 개에서 수천 개의 미토콘드리아가 존재하며 미토콘드리아 고유의 유전체를 가지고 있고, 에너지원인 ATP를 생성한다. 이러한 미토콘드리아의 유전적 변이가 발생하거나 기능에 결함이 생기면 신경세포의 기능에도 이상이 생겨 신경전달물질의 방출에 문제가 생긴다. 특히, 도파민성 신경세포는 티로신하이드록시아제 효소에 의해 만들어진 도파민을 방출하여 근육의 움직임과 자세를 조절하는데, 도파민성 신경세포의 미토콘드리아가 신경독소와 유전자 결손 등에 의해 기능에 결함이 생기면 파킨슨병이 발생한다. 파킨슨병은 뇌의 선조체와 흑질에 분포하는 도파민성 신경세포의 사멸로 인해 발생하는 대표적인 신경 퇴행성 질환이다. 점진적으로 파킨슨병 환자는 운동완서를 비롯해 손 떨림, 근육 경직, 자세 불안정 등의 특징을 보인다.
신경세포는 미토콘드리아에 의존하여 에너지를 생성하므로 미토콘드리아 기능이상에 민감하고, 미토콘드리아 기능이 저하된 경우 활성산소(ROS)가 증가하는 경우가 많다. 증가된 활성산소는 전자전달계를 손상시킨다. 우리는 미토콘드리아의 활성을 조절해 도파민성 신경세포를 사멸로부터 보호할 수 있는 약물을 발굴하고 그 기전에 대하여 연구한다. 미토콘드리아 호흡복합체I을 억제시켜 기능을 손상시키는 신경독소 중 MPTP와 rotenone을 건강한 쥐에 주입 시 도파민성 신경세포 사멸을 유도하여 파킨슨병을 일으킨다. 우리는 CEA 라는 약물이 신경독소에 의해 유도된 미토콘드리아 산소소모율의 억제를 막을 수 있으며 활성산소의 발생을 감소시키는 현상을 FACS 분석을 통해 확인하였다. 또한 신경독소를 주입한 쥐의 복강 내에 CEA를 투여하자 선조체와 흑질의 도파민성 신경세포 감소가 완화되는 보호효과를 검증하였다. CEA에 의한 도파민성 신경세포 사멸의 억제는 파킨슨병모델 쥐의 움직임을 향상시켰고, 움켜쥐는 힘을 강화시켜 파킨슨병에서 나타나는 운동장애를 개선하였다. 이러한 결과를 토대로 우리는 CEA를 미토콘드리아 기능 향상을 통한 파킨슨병 치료약물로 제안하고, 추가적인 연구를 진행하고 있다.