나이가 들수록 근육이 줄어드는 것은 자연스러운 현상으로 여겨진다. 하지만 최근 연구에서 골격근 속 특정 단백질이 근육 건강뿐 아니라 전신 노화와 건강수명에도 중요한 역할을 한다는 사실이 확인됐다.
호주 모나시대학교 연구팀은 골격근 속 단백질 ‘NOX4’가 노화에 어떤 영향을 미치는지 알아보는 연구를 진행했다. NOX4는 세포 내에서 소량의 활성산소를 생성하는 효소다. 활성산소는 일반적으로 노화를 촉진하는 유해 물질로 알려져 있지만, 적정 수준에서는 세포 간 신호전달을 조절하고 스트레스에 적응하도록 돕는 중요한 역할을 한다.
연구팀이 NOX4에 주목한 이유는 운동 효과와 밀접한 관련이 있기 때문이다. 운동 중 수축하는 골격근에서는 NOX4가 활성화되면서 세포 방어 체계를 조절하는 ‘NFE2L2’ 신호체계를 자극한다. 이를 통해 세포는 산화 스트레스에 적응하고 에너지 생산을 늘리며 손상을 줄이는 등 건강한 세포 기능을 유지하게 된다.
연구팀은 먼저 사람과 생쥐의 골격근을 분석해 노화가 진행될수록 NOX4 수치가 감소한다는 사실을 확인했다. 이후 유전자 조작을 통해 골격근에서만 NOX4를 제거한 고령 생쥐를 관찰했다. 그 결과 근감소증이 악화됐으며 신체 활동량 감소와 체지방 증가, 만성 염증, 인슐린 저항성, 진행된 간질환까지 나타났다. 이는 근육 건강이 단순히 움직임과 근력 유지에만 영향을 미치는 것이 아니라 전신 대사와 노화 과정 전반에 관여한다는 점을 보여주는 결과다.
연구의 저자인 토니 티가니스 교수는 “NOX4는 운동이 유도하는 건강 효과를 매개하는 중요한 분자”라며 “나이가 들면서 감소하는 NOX4 기능을 다른 방식으로 보완할 수 있다면 건강수명 연장에 도움이 될 수 있다”고 말했다.
연구팀은 NFE2L2를 활성화하는 방법에 대한 추가 연구도 진행했다. 이를 위해 브로콜리와 양배추, 케일, 방울양배추 등 십자화과 채소에 풍부한 천연 화합물 ‘설포라판’에 주목했다. 설포라판은 체내 방어 체계를 활성화하는 성분으로 알려져 있으며, 염증 조절과 대사 건강 개선 효과에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
연구팀이 설포라판으로 NFE2L2를 활성화하자 NOX4가 부족한 고령 생쥐에서도 운동이 유도하는 적응 반응이 상당 부분 회복됐다. 근육 기능 저하뿐 아니라 전신 건강 악화 역시 개선되는 모습을 보였다.
다만 이번 연구는 동물실험을 중심으로 진행된 전임상 연구인 만큼 실제 사람에게서 동일한 효과가 나타나는지는 추가 연구가 필요하다는 게 연구팀의 설명이다. 연구팀은 향후 NOX4가 활성화하는 세포 신호 경로를 규명해 고령자나 운동이 어려운 환자에게 적용할 수 있는 새로운 치료 전략 개발에 나설 계획이다.
이번 연구 결과는 생명과학 분야 논문 사전 공개 플랫폼인 ‘bioRxiv’에 공개됐다.
호주 모나시대학교 연구팀은 골격근 속 단백질 ‘NOX4’가 노화에 어떤 영향을 미치는지 알아보는 연구를 진행했다. NOX4는 세포 내에서 소량의 활성산소를 생성하는 효소다. 활성산소는 일반적으로 노화를 촉진하는 유해 물질로 알려져 있지만, 적정 수준에서는 세포 간 신호전달을 조절하고 스트레스에 적응하도록 돕는 중요한 역할을 한다.
연구팀이 NOX4에 주목한 이유는 운동 효과와 밀접한 관련이 있기 때문이다. 운동 중 수축하는 골격근에서는 NOX4가 활성화되면서 세포 방어 체계를 조절하는 ‘NFE2L2’ 신호체계를 자극한다. 이를 통해 세포는 산화 스트레스에 적응하고 에너지 생산을 늘리며 손상을 줄이는 등 건강한 세포 기능을 유지하게 된다.
연구팀은 먼저 사람과 생쥐의 골격근을 분석해 노화가 진행될수록 NOX4 수치가 감소한다는 사실을 확인했다. 이후 유전자 조작을 통해 골격근에서만 NOX4를 제거한 고령 생쥐를 관찰했다. 그 결과 근감소증이 악화됐으며 신체 활동량 감소와 체지방 증가, 만성 염증, 인슐린 저항성, 진행된 간질환까지 나타났다. 이는 근육 건강이 단순히 움직임과 근력 유지에만 영향을 미치는 것이 아니라 전신 대사와 노화 과정 전반에 관여한다는 점을 보여주는 결과다.
연구의 저자인 토니 티가니스 교수는 “NOX4는 운동이 유도하는 건강 효과를 매개하는 중요한 분자”라며 “나이가 들면서 감소하는 NOX4 기능을 다른 방식으로 보완할 수 있다면 건강수명 연장에 도움이 될 수 있다”고 말했다.
연구팀은 NFE2L2를 활성화하는 방법에 대한 추가 연구도 진행했다. 이를 위해 브로콜리와 양배추, 케일, 방울양배추 등 십자화과 채소에 풍부한 천연 화합물 ‘설포라판’에 주목했다. 설포라판은 체내 방어 체계를 활성화하는 성분으로 알려져 있으며, 염증 조절과 대사 건강 개선 효과에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
연구팀이 설포라판으로 NFE2L2를 활성화하자 NOX4가 부족한 고령 생쥐에서도 운동이 유도하는 적응 반응이 상당 부분 회복됐다. 근육 기능 저하뿐 아니라 전신 건강 악화 역시 개선되는 모습을 보였다.
다만 이번 연구는 동물실험을 중심으로 진행된 전임상 연구인 만큼 실제 사람에게서 동일한 효과가 나타나는지는 추가 연구가 필요하다는 게 연구팀의 설명이다. 연구팀은 향후 NOX4가 활성화하는 세포 신호 경로를 규명해 고령자나 운동이 어려운 환자에게 적용할 수 있는 새로운 치료 전략 개발에 나설 계획이다.
이번 연구 결과는 생명과학 분야 논문 사전 공개 플랫폼인 ‘bioRxiv’에 공개됐다.
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