[ 이미지 크레디트: 샌디 밀러 / Unsplash ]
아래의 기사는 2024년 1월 15일 SingularityHub에 게재된 “Scientists Extend Life Span in Mice by Restoring This Brain-Body Connection”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
체지방을 피부 아래에 조용히 자리 잡은 원치 않는 패딩 층으로 비하하기 쉽습니다. 그러나 이 세포들은 놀라울 정도로 활동적으로 에너지를 저장하는 용기 역할을 넘어 여러 장기와 상호 작용하여 신진대사, 면역 반응 및 생식을 조절하는 광범위한 호르몬을 분출합니다.
그들은 또한 예상치 못한 파트너인 뇌와 함께 수명을 조절할 수 있습니다.
쥐를 대상으로 한 새로운 연구는 지방 조직과 시상하부(hypothalamus) 내부의 뉴런 그룹 사이의 "전화선"을 발견했는데, 시상하부는 체온 조절과 호흡과 같은 기본적인 신체 기능을 조절하는 뇌기저의 영역입니다.
젊었을 때 이 뉴런은 지방 조직에 신호를 보내 뇌에 연료를 공급하는 에너지를 방출합니다. 나이가 들면서 신호선이 끊어집니다. 지방 세포는 더 이상 많은 역할을 조율할 수 없으며, 뉴런은 네트워크를 통해 정보를 전달하는 데 어려움을 겪습니다.
유전적, 화학적 방법을 사용하여 연구팀은 이 뉴런의 표지자인 Ppp1r17이라는 단백질을 발견했다. 유전 공학으로 늙은 쥐의 단백질 행동을 바꾸면 수명이 약 7% 연장됩니다. 인간의 평균 수명이 76세인 경우 5년 이상 증가합니다.
이 치료법은 또한 쥐의 건강을 변화시켰습니다. 생쥐는 달리기를 좋아하지만 나이가 들면서 활력이 떨어집니다. 늙은 쥐의 뉴런을 재활성화하자 의욕이 되살아났고, 소파에 누워 있던 쥐를 조깅하는 쥐로 변모시켰습니다.
"우리는 뇌의 중요한 부분을 조작함으로써 생쥐의 노화를 지연시키고 건강한 수명을 연장하는 방법을 입증했습니다." 연구 저자인 워싱턴 대학의 이마이 신이치로 박사는 말했습니다.
뇌-신체 인터넷
수명은 복잡합니다. 유전적 오류, 염증, 후성유전학적 변화, 대사 문제 등 조직과 장기의 노화 속도에 영향을 미치는 여러 요인이 있습니다. 그러나 여러 종을 대상으로 한 수십 년간의 연구는 칼로리를 줄이고 운동을 늘리면 나이가 들어도 여러 장기 기능을 젊게 유지한다는 것을 발견했습니다. 이는 뇌와 신체 사이의 상호 작용에서 비롯됩니다.
뇌는 통 안에 고립되어 존재하지 않습니다. 뉴런은 특정 분자만 통과시키는 매우 선택적인 장벽에 의해 보호되지만, 장벽을 우회하는 혈액 성분에 반응하여 기능을 변경합니다. 최근 연구에서는 뇌와 근육, 골격 및 간 사이의 여러 통신 채널을 점점 더 정확히 찾아내고 있습니다. 예를 들어, 운동 후 신체에서 방출되는 단백질은 뇌 기능을 변화시켜 노령 쥐와 경우에 따라 노인의 학습과 기억력을 향상시킵니다. 이러한 소통 채널이 끊어지면 노화와 관련된 건강 문제가 발생하고 수명과 건강 수명이 제한됩니다.
뇌와 몸의 연결은 양방향으로 작용합니다. 뇌기저 깊숙한 곳에 자리 잡은 시상하부는 무수한 호르몬을 조절하여 신체 기능을 조절합니다. 뇌 부위는 호르몬 분비물을 통해 간, 근육, 장, 지방 조직 등 다양한 장기에 지시를 내리고 나이가 들면서 행동을 변화시킵니다.
종종 "노화의 제어 센터"라고 불리는 시상하부는 오랫동안 장수 연구자들의 표적이 되어 왔습니다.
지난 2013년, 한 연구팀은 뇌 부위의 면역 반응을 재프로그래밍하면 수명이 늘어날 수 있다는 사실을 발견했습니다. 같은 해에 이마이의 연구팀은 뇌 영역을 활성화하면 늙은 쥐의 시계가 거꾸로 돌아가는 것을 발견했습니다. 젊은 또래들처럼, 그들은 더 많이 운동했고, 더 건강한 신진대사를 가졌으며, 평소의 안전지대를 벗어난 환경에서 더 쉽게 체온을 유지했습니다. 그들은 또한 더 잘 잤고, 그들의 뇌는 그들의 근육에 충실한 지시를 보내, 그들이 그들의 환경 주변에서 자유롭게 움직일 수 있게 해주었습니다.
열린 연결선
이번 연구는 시상하부(hypothalamus)의 뉴런과 지방 조직이 연결되어 있어서 수명에 영향을 미친다는 것을 찾아냈다.
그들은 먼저 이전에 노화를 조절하는 것으로 알려진 풀에서 시상 하부 내의 뉴런 하위 집합에 초점을 맞췄습니다. 이 세포는 기본적으로 시상하부의 다른 모든 세포 유형과 구별하는 표지자인 Ppp1r17이라는 높은 수준의 단백질을 가지고 있으며 뇌를 가로질러 신체까지 도달합니다.
“뉴런은 특정 조직에 신호를 보내고 그 기능을 조절할 수 있다"고 연구팀은 썼다. 다른 말로 하면, 그들은 잠재적으로 뇌와 신체의 연결을 확립할 수 있다는 것입니다.
이 이론을 시험하기 위해 연구팀은 생후 3개월 된 쥐의 시상하부(대략 10대 나이)에서 Ppp1r17을 유전적으로 제거했다. 두 달이 채 지나지 않아, 그 동물들은 몸무게가 불어났습니다. 그들은 잠자는 시간에 만찬을 즐기기 시작했고, 이전에 좋아했던 쳇바퀴를 타고 달리고 싶은 충동을 더 이상 느끼지 않았습니다.
연구팀은 분자 분석을 통해 Ppp1r17을 가진 뉴런이 지방세포의 행동 방식을 바꾼다는 사실을 발견했습니다.
어린 쥐의 경우 핵 내부에 자리 잡고 지방 조직을 조절하는 신경 고속도로를 활성화합니다. 예를 들어, 지방 세포가 운동 중에 저장된 에너지를 방출하고 뇌에 에너지를 제공하는 단백질을 분출하도록 지시합니다. 나이가 들면서 전체 루프가 무너집니다. 단백질은 핵에서 뉴런의 다른 부분으로 표류하여 지방 세포와의 통신을 단정하게 합니다.
노화된 쥐의 시스템을 복원하기 위해 연구팀은 Ppp1r17을 핵으로 다시 운반하기 위해 "셔틀" 단백질을 유전적으로 변경했습니다. 이 트릭은 노화의 징후를 늦췄습니다. 한편, 쥐의 지방 세포도 젊어졌습니다. 그들은 시상하부를 건강하게 유지하는 데 중요한 호르몬을 기꺼이 분비했습니다. 생쥐들은 소파에 누워 뒹굴뒹굴하는 대신, 쳇바퀴 위에서 달리는 쪽을 택했습니다. 비슷한 나이의 또래 친구들에 비해 털이 푹신푹신하고 윤기가 났는데, 이는 젊음과 건강의 표시였습니다.
그 결과, Ppp1r17을 핵으로 다시 이동시키면 나이가 들어서도 쥐를 건강하게 유지할 수 있다는 것을 알 수 있었습니다. 그리고 연구팀은 "놀랍게도, 조작된 쥐들은 새끼 쥐들보다 약 7% 더 오래 살았다"고 발표하였습니다.
이 연구는 장수를 추구하기 위해 신체와 뇌 사이의 고속도로를 매핑한 최신 연구입니다. 연구팀은 나이가 들어감에 따라 약화되는 지방-뇌 피드백 루프를 최적화하는 방법을 추가로 모색하고 있습니다.
* 정보 출처 : https://singularityhub.com/2024/01/15/scientists-extend-life-span-in-mice-by-restoring-this-brain-body-connection/
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