미토콘드리아, 면역 및 스포츠: 연령 관련 비만에 맞서기 위한 새로운 목표

미국 국립 심장, 폐, 혈액 연구소(NHLBI, NIH)의 과학자들, 진 마, 애니 손, 율림 손, 핑위안 왕, 폴 황은 Trends in Endocrinology & Metabolism 에 골격근이 운동에 적응하고 비만과 노화에 대한 대사 저항력을 얻는 데 있어 미토콘드리아 선천 면역 신호가 중요한 역할을 한다는 증거를 요약한 논문을 발표했습니다.

문제

전통적으로 운동 후 나타나는 염증 반응은 근육 미세 손상의 "부작용"으로 여겨져 왔습니다. 그러나 점점 더 많은 증거에 따르면, 조절된 면역 반응이 근육 대사 프로그램 재건에 중요합니다. 면역 반응은 지방 저장량을 줄이고, 인슐린 민감도를 개선하며, 스트레스에 대한 세포 저항력을 강화합니다.

CGAS–STING–NF-κB 백본

1. CHCHD4 및 TRIAP1 감소

   • 규칙적인 운동을 하면 미토콘드리아 항상성에 관여하는 두 가지 단백질인 CHCHD4와 TRIAP1의 수치가 골격근 미토콘드리아에서 감소합니다.

2. CGAS-STING 활성화

   • 이러한 단백질이 결핍되면 미토콘드리아 DNA가 세포질로 "누출"되고, 이는 cGAS(순환 GMP-AMP 합성효소) 센서에 의해 인식됩니다.

   • CGAS는 두 번째 전달물질인 cGAMP를 생성하는데, 이는 내질망의 STING 어댑터를 활성화합니다.

3. NF-κB 경로 포함

   • STING 의존성 키나제 계단은 미토콘드리아 생합성, 혈관신생 및 항산화 보호를 담당하는 유전자의 발현을 조절하는 전사 인자 NF-κB를 촉발합니다.

생물학적 효과

• 훈련에 대한 적응

  • 새로운 미토콘드리아와 모세혈관 네트워크의 형성이 촉진되고, 근육의 유산소 능력이 향상됩니다.

• 대사 저항

  • CHCHD4 염색체 불충분증이 있는 돌연변이 생쥐는 고칼로리 식단에도 불구하고 노년기에 비만으로부터 보호되었습니다.

• 세포 회복력

  • 항산화 효소와 샤페론(Hsp70, MnSOD)의 유전자가 활성화되면 산화 및 열 스트레스에 대한 저항력이 증가합니다.

저자의 진술

진 마 박사는 "우리는 선천 면역의 미토콘드리아 센서가 단순히 염증을 매개하는 것이 아니라 운동에 대한 핵심 대사 적응을 촉진한다는 증거를 처음으로 수집했습니다."라고 말했습니다.

폴 황 박사는 "근육의 cGAS-STING 경로를 표적으로 삼는 것은 운동이 불가능한 환자에게 운동의 이점을 제공할 수 있는 '분자 운동'을 개발하는 데 유망한 길입니다."라고 덧붙였습니다.

방송 전망

1. 운동 모방제: 소분자 STING 작용제나 CHCHD4/TRIAP1 조절제는 운동 효과를 모방할 수 있습니다.
2. 대사 질환 치료. 이 축의 활성화는 노인 비만, 제2형 당뇨병, 그리고 근감소증 치료에 새로운 전략이 될 수 있습니다.
3. 회복력 향상. 미토콘드리아 회복력 강화는 부상 및 수술 후 재활을 가속화합니다.

이 연구는 미토콘드리아와 선천 면역의 이중적 특성을 강조합니다. 병원균으로부터 보호하는 것 외에도, 이 둘은 신체 활동을 대사 건강과 스트레스 회복력에 연결하는 신호 전달 허브 역할을 합니다.