장기간의 운동이 기관 내분비 환경을 어떻게 변화시키는가

신체 활동 분자 변환기 컨소시엄(MoTrPAC) 소속 과학자들은 규칙적인 지구력 운동이 분자 수준에서 조직 간 내분비 신호 전달망을 어떻게 변화시키는지 보여주는 최초의 다중 시스템 연구를 발표했습니다. 안치훈 연구팀이 주도한 이 연구는 분자 대사 (Molecular Metabolism) 저널에 게재되었습니다.

왜 이것이 중요한가요?

신체 활동은 오랫동안 심혈관 및 대사 질환 예방에 강력한 요인으로 알려져 왔습니다. 그러나 대부분의 연구는 골격근이나 심장의 변화에만 초점을 맞춰 왔습니다. 저자들은 더 나아가 어떤 조직이 신호를 "보내는" 것인지(엑서카인), 그리고 이 조직들이 어떻게 전신 수준에서 운동의 이점을 조절하는지에 대한 질문을 던졌습니다.

실험 설계

• 모델 및 프로토콜: 수컷 쥐들에게 8주간의 지구력 트레드밀 훈련을 하루 5회씩, 속도와 시간에 따라 조절하며 실시했습니다. 대조군은 좌식 생활을 유지했습니다.
• 다중 시스템 분석: 개입 전후에 16개 주요 조직에 대한 자세한 전사체학(snRNA-seq) 및 단백체학(LC-MS/MS) 분석을 시행했습니다. 이 조직에는 골격근과 심장근, 간, 신장, 췌장, 다양한 지방 조직 저장소(피하, 내장), 폐, 비장, 뇌가 포함됩니다.
• 기관 간 연결 추론: QENIE 및 GD-CAT 알고리즘을 통해 분비 단백질과 수용체 수준을 기반으로 조직 간 내분비 "문자"의 강도와 방향을 계산할 수 있었습니다.

주요 발견

1. 피하 지방 조직은 주요 "우편 배달부"입니다.

   • 운동 후, 다른 장기로 분비되는 인자의 양과 수준이 가장 높은 곳은 피하지방이었습니다. 여기에는 아포테닌, 성장 인자, 콜라겐 결합 단백질이 포함되었습니다.

2. 보편적 매개체로서의 세포외 기질

   • 세포외기질 합성 및 리모델링과 관련된 유전자와 단백질(콜라겐 I/III, 라민, 피브로넥틴)은 모든 조직에서 훈련 효과의 전반적인 "전달자" 역할을 하는 것으로 밝혀졌습니다. 이는 부하 적응에 있어 결합 조직 미세구조의 중요성을 시사합니다.

3. Wnt 신호 전달 분자

   • 몇몇 Wnt 패밀리 구성원(Wnt5a, Wnt7b)은 근육, 간, 지방 조직 간의 분자적 연결 고리 역할을 하는 것으로 나타났으며, 모세혈관 성장과 포도당 대사를 조절할 가능성이 있습니다.

4. 대응 규제 기관

   • 지방과 근육뿐만 아니라 간과 심장도 근육과 뇌로 적극적으로 "편지"를 보내 에너지 대사와 스트레스 저항력을 강화하는 폐쇄형 피드백 루프를 형성합니다.

실용적인 관점

• 새로운 바이오마커를 찾아보세요. 분비된 메신저 단백질은 훈련 효과의 지표 또는 피로의 초기 신호로 연구될 수 있습니다.
• "비부하 운동" 요법: 확인된 엑서카인(예: 특정 Wnt 리간드)은 앉아서 생활하는 환자를 위한 "운동 약"의 기반이 될 수 있습니다.
• 훈련 프로그램의 개인화. 장기 간 연결 지도는 개별 조직 반응에 따라 부하의 강도와 지속 시간을 조절하는 데 도움이 됩니다.

결론

이 연구는 달리기를 비롯한 지구력 운동이 단순히 근육 펌프 역할을 하는 것이 아니라 사실상 모든 장기에 강력한 내분비 활동을 활성화한다는 점을 강조합니다. MoTrPAC에서 개발한 엑서카인 맵은 운동의 효과를 극대화하는 데 도움이 되는 새로운 진단 및 치료 전략의 토대를 마련할 것입니다.