초록 ▼

▣ 연구개요
- 파킨슨병은 뇌의 흑질(substantia nigra)과 선조체(striatum)에 존재하는 도파민성 신경세포의 사멸로 인해 발생하는 질병으로, 최근 신경세포 내 미토콘드리아의 기능 장애가 파킨슨병 등 퇴행성뇌질환의 주요 발병 원인으로 주목받기 시작하였음.
- 신경세포의 경우 복잡한 신경망 내에서 기능 유지를 위해 많은 에너지를 필요로 하는데, 노화로 인해 기능이 저하되거나 손상된 미토콘드리아가 증가하면 신경세포가 사멸하게 되고 이로 인해 뇌손상이 촉진되면서 파킨슨병, 알츠하이머병 등 퇴행성 뇌질환을 야기

▣ 연구개요
- 파킨슨병은 뇌의 흑질(substantia nigra)과 선조체(striatum)에 존재하는 도파민성 신경세포의 사멸로 인해 발생하는 질병으로, 최근 신경세포 내 미토콘드리아의 기능 장애가 파킨슨병 등 퇴행성뇌질환의 주요 발병 원인으로 주목받기 시작하였음.
- 신경세포의 경우 복잡한 신경망 내에서 기능 유지를 위해 많은 에너지를 필요로 하는데, 노화로 인해 기능이 저하되거나 손상된 미토콘드리아가 증가하면 신경세포가 사멸하게 되고 이로 인해 뇌손상이 촉진되면서 파킨슨병, 알츠하이머병 등 퇴행성 뇌질환을 야기하기 때문임.
- 파킨슨병에서 미토콘드리아의 기능 이상은 세포 내 calcium imbalance, oxidative stress, impaired biogenesis, defective mitophagy, impaired mitochondrial trafficking, dysfunctional electron transport chain, altered mitochondrial dynamics 등을 야기하고 이로 인해 세포가 사멸하게 됨.
- 본 과제의 최종 연구 목표는 파킨슨병에 대한 침 치료의 도파민성신경세포 보호 효과 및 작용 기전을 미토콘드리아를 중심으로 확인함으로써 파킨슨병에 대한 침치료의 근거를 마련하는 것임.
- 이를 위해 파킨슨병 동물 모델을 이용하여 침 자극으로 인한 미토콘드리아의 수량 및 기능 변화, 세포 내 칼슘 관련 인자 변화, 미토콘드리아 내 활성산소 및 관련 기전 변화, mitochondrial membrane potential 및 complex 기능의 변화, 미토콘드리아 생성인자 및 mitophagy 조절 기전의 변화 등을 연구하였음.

▣ 연구 목표대비 연구결과
□ 1차년도
- 연구목표: 파킨슨병 동물 모델에서 침 자극의 미토콘드리아 조절 효과 확인
- 연구결과: Pole test 및 Rotarod test 결과, MPTP는 생쥐들의 운동능력을 저하시키고 흑질 및 선조체 내 도파민성신경세포의 파괴를 야기했지만 양릉천 자침은 생쥐들의 운동능력을 향상시키고 도파민성신경세포의 파괴를 억제함. 또한 MPTP를 투여하면 미토콘드리아 마커인 TOMM-20이 감소하는데 양릉천 자침이 TOMM-20의 발현을 증가시켰음.
□ 2차년도
- 연구목표: 파킨슨병 동물 모델에서 침 자극의 세포 내 칼슘 관련 인자 조절 기전 확인
- 연구결과: MPTP 및 침 자극으로 인한 calbindin과 calpain의 변화를 Western blotting을 통해 검증한 결과, MPTP 투여가 calbindin의 발현을 감소시키고 calpain의 발현을 증가시키는데, 양릉천 자침은 calbindin의 발현을 증가시키고 calpain의 발현을 억제시키는 것으로 나타났음. 또한 MPTP 투여시 XIAP가 감소하고 AIF, EndoG, caspase-9, caspase-3, α-Fodrin의 발현이 증가하였으나, 양릉천 자침이 이러한 변화를 완화하였음.
□ 3차년도
- 연구목표: 파킨슨병 동물 모델에서 침 자극의 미토콘드리아 내 활성산소 조절 기전 검증
- 연구결과: MPTP는 thioredoxin과 glutathione peroxidase 감소 및 cytochrome c 증가를 유발했지만, 양릉천 자침이 이러한 변화를 억제하였음. 또한 양릉천 자침은 MPTP 투여로 인한 Bcl-2 감소 및 Bax, cleaved caspase-3 증가를 억제하였음.
□ 4차년도
- 연구목표: 파킨슨병 동물 모델에서 침의 mitochondrial membrane potential 및 complex 기능 회복 확인
- 연구결과: MPTP는 미토콘드리아 membrane potential 증가와 mitochondria complex I inhibition을 야기하였고, 양릉천 자침은 이러한 변화를 억제하였음. 또한 양릉천 자침은 MPTP 투여로 인한 parkin과 PINK1의 감소를 억제하였음.
□ 5차년도
- 연구목표: 파킨슨병 동물 모델에서 침 자극의 미토콘드리아 생성인자 및 mitophagy 조절 기전 연구
- 연구결과: 양릉천 자침은 흑질과 선조체의 도파민성신경세포 내 미토콘드리아 생성 및 융합 관련 인자인 PGC-1α, Fis1, DRP1의 변화를 야기하였고, 양릉천 자침은 이를 완화하였음. 또한 양릉천 자침은 MPTP 투여로 인한 mitophagy 관련 인자인 cytochrome c, TOM20, Bcl-2, PINK1, parkin, p62, beclin1의 변화를 억제하였음.

▣ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
□ 연구개발 성과의 활용계획
- 후속연구를 통해 파킨슨병에 대한 침 등 한의치료기술의 임상적 효과를 검증하고, 이를 응용하여 침술 기반 전자약 개발 등에 활용함으로써 한의학의 과학화 및 세계화에 기여할 것임.
- 미토콘드리아의 기능 저하는 파킨슨병 뿐 만 아니라 알츠하이머병 등 다양한 퇴행성 뇌질환에서 주요 발병 인자로 점차 알려지고 있기에, 본 연구가 성공적으로 진행된다면 침 치료가 파킨슨병 뿐 만 아니라 알츠하이머병 등 다른 퇴행성 뇌질환에서 신경세포를 보호하고 환자의 증상을 개선할 가능성이 무척 높아짐. 따라서 본 연구 결과는 타 퇴행성 뇌질환 치료법 연구에 활용할 것임.
- 본 과제를 통해 습득한 지식 및 여러 가지 분석기술은 파킨슨병에 대한 침과 한약 등 한의치료기술의 효능 및 작용기전 연구에 활용할 예정임.
- 또한 본 과제를 기반으로 최근 주목받고 있는 전자약 개발에도 활용할 예정임.
□ 기대효과
- 본 과제를 통해 아직까지 완치가 어려운 질환인 파킨슨병에 대한 침술의 작용기전을 미토콘드리아를 중심으로 입증하였기에, 한의 임상에서 파킨슨병에 대한 침 치료의 효능에 대한 근거 자료로 활용할 수 있고, 이를 통해 한의학 기반 파킨슨병 치료에 도움이 될 수 있음.
- 파킨슨병 환자의 급증에 따라 전 세계 파킨슨병 관련 시장 규모도 2018년 기준 45억 달러에서 2026년 83억 달러, 2029년 115억 달러까지 급성장을 할 것으로 전망되고 있음. 본 연구의 결과인 파킨슨병에 대한 침의 작용기전을 적극적으로 활용하여 홍보하고 환자 치료에 활용한다면, 파킨슨병 환자의 삶의 질을 개선하고, 파킨슨병으로 인한 경제적 손실을 완화하며, 한의치료기술에 대한 전 세계적 수요가 증가되어 막대한 경제적 이익을 얻을 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• (1) 1차년도 ... 8
• (2) 2차년도 ... 9
• (3) 3차년도 ... 10
• (4) 4차년도 ... 11
• (5) 5차년도 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 자체점검표 ... 16
• 7. 참고문헌 ... 16
• 끝페이지 ... 36