연골조직이 닳아 없어지는 퇴행성관절염은 점진적이고 비가역적으로 일어나 삶의 질을 떨어뜨리는 퇴행성 질환으로, 노령화의 급속한 진행과 함께 환자 수가 현저하게 증가하고 있다. 2010년 정부 국민건강영양조사에 따르면 50대 이상의 성인 4명당 1명꼴로(28.2%) 관절염을 호소하고 있으며 발병률은 나이가 들수록 높아진다.
이러한 퇴행성관절염의 제어를 위한 많은 연구에도 불구하고, 아직 질병의 병리적 원인이 밝혀지지 않았으며, 근본적인 치료방법이 개발도 안 된 실정이다. 현재까지는 수술적 방법 외에는 항염증제 등을 통한 통증완화 등에 그치고 있다. 또한 연골보호제(히알루론산, 글루코사민, 콘드로이틴) 등이 개발되었으나, 세포 및 조직의 퇴행과 연골생성촉진 및 재생유도 등에는 그 효과가 확립되지 않았다.
아연 이온이 연골퇴행 유발 단밸질을 활성화


 
이런 가운데 국내 연구진이 관절의 연골이 닳아 없어지는 퇴행성관절염의 원인을 밝혀내 주목을 끌고 있다. 광주과학기술원 생명과학부 전장수 교수와 김진홍 박사는 퇴행성관절염 연골세포에서는 아연 이온의 농도가 정상 연골세포와 달리 비정상적으로 높아지는 것을 확인하고, 아연 이온이 세포 내에서 연골퇴행을 유발하는 단백질을 활성화시키는 것을 밝혀냈다.
연골조직이 스트레스를 받으면 아연 이온을 연골세포 내로 수송하는 단백질(ZIP8)이 많이 만들어져 연골세포 내로 아연 이온의 유입이 크게 증가하고, 아연 이온은 세포핵 내에서 아연 의존성 전사인자(MTF1)를 활성화, MTF1은 연골기질분해효소(MMP, ADAMTS) 발현을 유도하는 일련의 과정을 통해 결과적으로 연골이 분해되어 닳는다는 것이다.
실제 아연 이온 수송 단백질(ZIP8)이나 아연 의존성 전사인자(MTF1)가 많이 만들어지도록 유전자를 조절한 생쥐의 관절에는 퇴행성관절염이 심하게 유발된 반면, 이들 유전자가 결손된 생쥐는 퇴행성관절염이 유발되지 않았다.


퇴행성 관절염 예방 및 치료법 개발 기대



동 성과는 아연 이온을 매개로 하는 연골세포의 신호전달 체계를 규명하고, 상위 수준에서 연골퇴행 인자의 발현을 조절하는 유전자를 찾아냄으로써 퇴행성관절염 치료와 예방 연구의 새로운 표적을 제시한 연구로 셀(CELL)지 등 연구계에서 주목받고 있다.
고령화에 따른 발병 증가에도 불구하고 수술이나 통증완화 치료 외에 근본적인 치료방법이 없는 실정에서 연골퇴행의 분자적 기전을 규명한 이번 연구는 향후 퇴행성관절염의 예방 및 치료법 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.
전 교수는 “필수 무기질인 아연의 과다와 세포 내 신호전달 체계가 연골퇴행에 관여하고 있음을 밝힌 데 의의가 있다”고 설명했다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 선도연구센터지원사업 등의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 생명과학 분야 최고 권위지 셀(CELL) 2월13일자에 게재됐다. 한편 셀(CELL)지는 동 성과에 대해 보도자료(Press Release)를 발표하는 등 연구성과의 우수성과 학문적 파급력 등에 대해 주목하고 있다.