고려대, 세포 방어작용이 만성 통증 유발 기전 규명

최해웅 고려대 생명과학부 교수(왼쪽 사진), 김민중 고려대 박사과정생.

고려대학교(총장 김동원) 생명과학부 최해웅 교수 연구팀이 반복적인 염증으로 활성화된 압력 감지 단백질 ‘PIEZO(피에조)’가 만성 통증을 유발하는 생물학적 기전을 규명했다. 이번 연구는 몸을 보호하기 위해 작동하는 세포 방어 시스템이 오히려 새로운 통증 신경을 만들고 통증을 지속시키는 원인이 될 수 있음을 보였다는 점에서 의미가 있다. 연구 성과는 생명과학 분야 국제학술지 『Cell』에 6월 26일 게재됐다.

PIEZO는 세포가 압력이나 늘어남 같은 물리적 자극을 감지하는 단백질이다. 2021년 노벨 생리의학상 수상 연구의 핵심 주제이기도 하다.

연구 결과에 따르면 방광과 장 등을 이루는 상피세포는 평소 PIEZO 단백질로 장기의 압력을 감지한다. 그러나 염증이 반복되면 PIEZO가 과도하게 많아지고, 세포 안에 산화 스트레스가 쌓인다.

이때 세포는 자신을 보호하기 위해 방어 단백질인 SLC7A11을 활성화한다. 이 과정에서 신경전달물질인 글루타메이트가 세포 밖으로 많이 분비되는 현상이 나타났다. 과도하게 분비된 글루타메이트는 주변 통증 신경을 자극해 조직 안으로 새로운 신경이 증식하도록 했다.

연구팀은 이 과정을 ‘상피세포-신경 재배선’으로 정의했다. 이 과정이 이어지면 가벼운 자극에도 강한 통증이 지속되는 상태가 유지될 수 있다. 연구팀은 동물 모델에서 SLC7A11 단백질의 활성을 억제했다. 그 결과 통증 신경 증식이 줄고 배뇨 장애 증상도 개선되는 것을 확인했다. 이는 기존 진통제 처방을 넘어 만성 통증의 원인을 표적으로 하는 치료 전략 가능성을 제시한다.

PIEZO 단백질은 방광뿐 아니라 장·폐·관절·피부 등 여러 조직에 존재한다. 연구팀은 이번 연구가 과민성 장증후군, 만성 골반 통증, 섬유근육통 등 난치성 만성 통증 질환 연구에도 활용될 수 있을 것으로 보고 있다.

최해웅 고려대 교수는 “세포가 물리적 힘을 감지하는 기초 생물학적 현상이 어떻게 질환으로 이어지는지 규명한 연구”라며 “만성 통증의 근본 원인을 표적으로 하는 새로운 치료 전략 개발로 이어지길 기대한다”고 말했다.

이번 연구에는 김민중 고려대 박사과정생이 제1저자로, 최해웅 교수가 교신저자로 참여했다. 연구는 한국연구재단 메카노지노믹스 연구센터, 융합분해생물학 국가연구소(NRL) 사업, 중견연구사업과 양영재단의 지원을 받아 수행됐다.