운동 & 혈관 핏줄 생성 촉진 메커니즘

스포츠와 운동이 근육의 혈관 생성을 자극한다는 건 익히 알려진 사실이다.

 

하지만 어떤 세포·분자 메커니즘이 그런 일을 가능하게 하는지는 거의 밝혀진 게 없다.

 

근육에 혈액을 공급하는 혈관이 손상되고 그런 상태가 장기간 이어지면 매우 심각한 결과를 초래할 수 있다.

 

당뇨병이 심해져 발이나 다리 근육의 모세혈관이 손상되는 게 그런 경우다.

 

상태가 나빠져 일명 '당뇨발'로 진행되면 심한 족부 궤양이나 괴사로 결국 손상 부위를 절단할 수도 있다.

 

 

당뇨병에 흔히 동반하는 만성 혈관 질환 환자에게 반가운 소식이 될 만한 연구 결과가 나왔다.

 

스위스의 취리히 연방 공대(ETH Zurich) 과학자들이, 운동이 혈관 생성을 촉진하는 분자 메커니즘을 밝혀낸 것이다.

 

이 대학의 카트린 데 보크(Katrien De Bock) 교수 연구팀이 수행한 연구 결과는 최근 저널 '셀 머태볼리즘(Cell Metabolism)' 온라인판에 논문으로 실렸다.

 

데 보크 교수는 "이 메커니즘을 깊이 이해하면 근육의 혈액 공급을 개선하는 치료법도 연구할 수 있다"라고 말했다.

 

데 보크 교수의 전문 분야는 '운동과 건강(Exercise and Health)'이다. 그는 ETH 취리히의 '인간 운동 과학과 스포츠 연구소' 멤버이기도 하다.

 

12일 미국 과학진흥협회(AAAS) 사이트(www.eurekalert.org)에 공개된 논문 개요 등에 따르면 연구팀은 인간의 배양 세포와 생쥐 모델을 이용해, 운동이 어떻게 근육 모세혈관 형성을 자극하는지 실험했다.

 

모세혈관의 내벽 상피세포를 관찰하다가 ATF 4라는 분자 표지의 발현도가 크게 다른 두 가지 유형이 존재한다는 걸 알아냈다.

 

ATF 4의 발현도가 낮은 상피세포는 주로 백색근(white muscle fibres)의 모세혈관에서 발견됐다.

 

반대로 ATF 4 발현도가 높은 상피세포는 대개 적색근(red muscle fibres)에 근접한 모세혈관에 있었다.

 

백색근과 적색근은 척추동물의 가로무늬근을 생화학적 반응에 따라 나눈 것이다.

 

혈관이 발달한 적색근은 산소 공급이 원활해 쉽게 피로해지지 않는 대신 수축이 느리다.

 

이와 달리 혈관이 잘 발달하지 않은 백색근은 빠르게 수축하지만 피로해지기 쉽다.

 

운동이 분열을 자극하는 건 ATF 4의 발현도가 높은 상피세포였다. 이렇게 상피세포가 활발히 분열하면 새로운 모세혈관이 생겼다.

 

하지만 ATF 4의 발현도가 낮은 상피세포는 운동을 시작해도 직접적인 반응을 보이지 않았다.

 

데 보크 교수는 "ATF 4 수위가 높은 상피세포는 '대사적 대기 모드(metabolic standby mode)'를 갖춰 언제든 새 혈관을 만들 준비가 돼 있다"라고 설명했다.

 

ATF 4는 세포 내 조절 단백질 중 하나이며, 이 단백질을 가진 세포는 적절한 자극에 신속히 반응한다.

 

운동을 시작하면 이런 모세혈관 상피세포는 아미노산 흡수를 늘리면서 DNA와 단백질 생성 속도를 높여 세포 증식에 박차를 가했다.

 

연구팀은 이번에 발견한 메커니즘이 근육 모세혈관의 성장을 자극하는 치료법 개발로 이어지길 희망한다.

 

예상되는 적용 범위엔 당뇨병 외에 동맥 폐색(arterial occlusion)이나 기관 이식 환자도 포함된다.

 

새 혈관을 만들 태세를 갖춘 상피세포가 적색근 근처에 몰려 있는 이유는 아직 밝혀지지 않았다.

 

데 보크 교수와 동료 과학자들은 이 부분을 다음 연구 목표로 정했다.