미토콘드리아 강화는 노화와 알츠하이머의 단백질 축적을 역전시킵니다.

알츠하이머병을 비롯한 대부분의 신경퇴행성 질환의 특징 중 하나가 뇌에 불용성 단백질 응집체가 형성되는 것으로 오랫동안 알려져 왔습니다. 질병 없이 정상적인 노화 과정에서도 불용성 단백질은 축적됩니다.

지금까지 알츠하이머병 치료에 대한 접근법은 단백질 불용성의 기여를 일반적인 현상으로 다루지 않고, 한두 가지 불용성 단백질에 초점을 맞춰 왔습니다. 최근 버크 연구소(Buck Institute) 연구진은 신경퇴행성 질환에서 불용성 단백질과 노화 사이의 복잡한 관계를 보여주는 선충에 대한 체계적인 연구를 완료했습니다. 또한, 이 연구는 미토콘드리아 건강을 개선하여 응집체의 독성 효과를 역전시킬 수 있는 중재 효과를 보여주었습니다.

"저희 연구 결과는 불용성 단백질을 표적으로 삼는 것이 다양한 연령 관련 질병을 예방하고 치료하는 전략을 제공할 수 있음을 시사합니다."라고 GeroScience 저널 에 게재된 이 연구의 첫 번째 저자 중 한 명이자 Gordon Lithgow 연구실의 박사후 연구원인 Edward Anderton 박사가 말했습니다.

"이 연구는 건강한 미토콘드리아를 유지하는 것이 노화와 알츠하이머병과 관련된 단백질 응집을 어떻게 막을 수 있는지 보여줍니다."라고 고든 리스고와 줄리 앤더슨 연구실의 박사후 연구원이자 본 연구의 제1 저자 중 한 명인 마니쉬 차몰리 박사는 말했습니다. "미토콘드리아 건강을 개선함으로써 이러한 해로운 영향을 늦추거나 역전시킬 수 있으며, 노화와 노화 관련 질병을 치료하는 새로운 방법을 제시할 수 있습니다."

결과는 노년학 가설을 뒷받침합니다.

정상적인 노화와 질병에 영향을 미치는 불용성 단백질 사이의 강력한 연관성은 노화와 관련 질병이 발생하는 방식에 대한 더 광범위한 그림을 뒷받침합니다.

"이 연구는 알츠하이머병과 노화 자체에 공통적인 경로가 존재한다는 노년학 가설을 강력히 뒷받침한다고 생각합니다. 노화는 질병을 유발하지만, 질병을 유발하는 요인들은 매우 초기에 발생합니다."라고 버크 대학교 교수이자 학술 담당 부총장이자 이 연구의 수석 저자인 고든 리스고 박사는 말했습니다.

리스고는 연구팀이 이전에는 고려되지 않았던 수많은 단백질이 풍부한 핵심 불용성 프로테옴을 발견했다는 사실이 새로운 연구 대상을 제시한다고 말했습니다. "어떤 면에서는 매우 어린 나이에 알츠하이머병이 어떻게 나타나는지 살펴봐야 하는지에 대한 의문을 제기합니다."라고 그는 말했습니다.

아밀로이드와 타우를 넘어

지금까지 대부분의 알츠하이머 연구는 아밀로이드 베타와 타우라는 두 가지 단백질의 축적에 집중되어 왔습니다. 그러나 앤더튼은 이러한 불용성 응집체에는 실제로 수천 개의 다른 단백질이 포함되어 있으며, 알츠하이머병에서 이들의 역할은 알려지지 않았다고 말했습니다. 또한, 그의 연구실을 비롯한 연구진은 질병이 없는 정상적인 노화 과정에서도 불용성 단백질이 축적된다는 것을 관찰했습니다. 노령 동물의 이러한 불용성 단백질을 시험관에서 아밀로이드 베타와 혼합하면 아밀로이드 응집이 가속화됩니다.

연구팀은 알츠하이머병 응집체 축적과 질병 없이 노화하는 것 사이에 어떤 연관성이 있는지 스스로에게 질문했습니다. 아밀로이드 베타에 초점을 맞춰, 노화 연구에 오랫동안 사용되어 온 미세 선충류인 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)의 한 균주를 사용했는데, 이 균주는 인간 아밀로이드 단백질을 생성하도록 유전자 변형되었습니다.

앤더튼은 연구진이 아밀로이드 베타가 다른 단백질에도 어느 정도 불용성을 유발할 수 있다고 의심했다고 밝혔습니다. "아밀로이드 베타는 아주 어린 동물에서도 심각한 불용성을 유발한다는 것을 발견했습니다."라고 앤더튼은 말했습니다. 연구진은 아밀로이드 베타의 추가 또는 정상적인 노화 과정으로 인해 불용성에 매우 취약한 것으로 보이는 단백질 하위 집합을 발견했습니다. 연구진은 이 취약한 하위 집합을 "핵심 불용성 프로테옴"이라고 명명했습니다.

또한 연구팀은 불용성 프로테옴의 핵심이 알츠하이머병 외에도 파킨슨병, 헌팅턴병, 프리온병 등 다양한 신경퇴행성 질환과 관련이 있는 것으로 알려진 단백질로 채워져 있다는 사실을 보여주었습니다.

앤더튼은 "우리 연구는 아밀로이드가 이러한 정상적인 연령 관련 응집의 원동력으로 작용할 수 있음을 보여줍니다."라고 말했습니다. "아밀로이드와 노화가 동일한 단백질에 유사한 방식으로 영향을 미친다는 명확한 증거를 처음으로 확보했다고 생각합니다. 노화가 불용성을 유발하고, 아밀로이드 베타 또한 불용성을 유발하는 악순환이 반복될 가능성이 높습니다. 이 두 가지가 서로를 강화하는 것이죠."

아밀로이드 단백질은 선충에게 매우 독성이 강하기 때문에 연구팀은 이 독성을 역전시킬 방법을 찾고자 했습니다. 앤더튼은 "수백 개의 미토콘드리아 단백질이 노화 과정과 아밀로이드 베타 발현 후 모두 불용성이 되기 때문에, 이 화합물을 이용하여 미토콘드리아 단백질의 품질을 개선할 수 있다면 아밀로이드 베타의 부정적인 영향 중 일부를 역전시킬 수 있을 것이라고 생각했습니다."라고 말했습니다. 라즈베리, 호두, 석류를 섭취할 때 장에서 생성되는 천연 대사산물인 유로리틴 A를 사용하여 연구진이 발견한 것이 바로 이것입니다. 유로리틴 A는 미토콘드리아 기능을 개선하는 것으로 알려져 있습니다. 유로리틴 A는 아밀로이드 베타의 독성 효과를 상당히 지연시켰습니다.

"우리 데이터에서 분명하게 드러난 것은 미토콘드리아의 중요성이었습니다."라고 앤더튼은 말했습니다. 저자들은 미토콘드리아 건강이 전반적인 건강에 매우 중요하다는 것을 깨달았다고 덧붙였습니다. "미토콘드리아는 노화와 밀접한 관련이 있습니다. 아밀로이드 베타와도 밀접한 관련이 있죠."라고 그는 말했습니다. "이번 연구는 이러한 단백질의 불용성과 응집이 두 과정 사이의 연결 고리일 수 있음을 보여주는 몇 안 되는 연구 중 하나라고 생각합니다."

"미토콘드리아는 이 모든 것에 매우 중요하기 때문에, 감소의 악순환을 끊는 한 가지 방법은 손상된 미토콘드리아를 새로운 미토콘드리아로 대체하는 것입니다."라고 리스고는 말했다. "그렇게 하려면 어떻게 해야 할까요? 운동하고 건강한 식단을 섭취하는 것입니다."