노화 및 외상에 의한 퇴행성관절염의 병리기전 규명

전장수 교수, 퇴행성관절염 일으키는 물리적 신호전달체계 규명…PNAS게재

 

 

       

 

 

 

□ GIST 생명과학부 전장수 교수가 관절 연골*이 닳아 없어지는 퇴행성관절염**의 원인을 밝혀냈다. 고령화에 따른 발병 증가에도 불구하고 수술이나 통증완화 치료 외에 근본적인 치료 방법이 없는 실정에서 연골퇴행의 분자적 기전을 규명한 이번 연구는 향후 퇴행성관절염의 예방 및 치료법 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. 

 

  * 연골(cartilage) : 관절조직에서 뼈의 말단을 둘러싸 기계적 힘에 대한 완충작용을 하고, 뼈 사이의 마찰을 줄여 관절의 움직임을 용이하게 해주는 조직

  ** 퇴행성관절염 : 관절의 연골조직 퇴행과 뼈의 구조적 변화를 동반하는 질병으로 관절 내 염증 심화 및 통증을 수반, 병리적 원인이 밝혀져 있지 않으며, 노화나 유전적 요인, 비만/외상 등 물리적ㆍ기계적 요인 등에 의해 유발되는 것으로 알려짐

 

  o GIST 실버헬스바이오 기술개발사업의 지원으로 수행한 이번 연구결과는 미국 국립과학원회보(PNAS) 7월 13일자 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Matrix crosslinking-mediated mechanotransduction promotes post-traumatic osteoarthritis)

 

□ 연구팀은 노화 또는 외상에 의해 연골 콜라젠의 교차 결합이 증가하고, 이에 의해 물리적 성질이 변하면서 연골세포의 대사 작용에 불균형이 초래돼 결국 퇴행성관절염이 야기되는 것을 확인했다.

 

  o 연골조직의 노화가 일어나면서 최종당화산물(AGE·Advanced Glycation End-product)이 연골 조직에 축적되고 연골콜라젠의 교차결합이 진행되면 이로 인해 세포외 기질의 경화가 일어난다. 반면 관절에 가해지는 물리적 스트레스는 기질결합 효소인 락스 (LOX, lysyl oxidase)의 발현 증가와 세포외 기질의 경화를 가져온다. 이와 같은 세포외 기질의 경화는 연골세포에 기계적 신호전달체계(Mechanotransduction)를 활성화시킨다. 

 

  o  연골세포에서 Rho-ROCK-MLC 축으로 이루어진 기계적 신호전달체계는 연골세포에서 기질분해효소*(MMP, ADAMTS) 발현을 유도하고 연골특이적 물질들의 합성을 저해한다. 이와 같은 연골세포 내의 이화 및 동화작용간의 불균형은 연골의 퇴행을 가져오면서 퇴행성관절염이 진행된다.  

 

  *연골기질분해효소 : 연골에서 세포외 기질을 구성하는 물질인 콜라겐과 프로테오글라이칸 등을 직접적으로 분해하는 효소로 MMP와 ADAMTS 등이 대표적이다.

 

  o 연골기질 경화를 유도하는 AGE 또는 LOX가 많이 만들어지도록 조절한 생쥐의 관절에는 퇴행성관절염이 심하게 유발된 반면, 이들 요소들이 저해된 생쥐는 퇴행성관절염이 유발되지 않았다.

 

□ 이번 성과는 노화와 외상 등에 의한 연골기질의 물리적 성질 변화를 매개로 하는, 퇴행성관절염의 새로운 신호전달체계를 규명하였다는 데 그 의의가 있다.

 

□ 전장수 교수는 “이번 연구는 퇴행성관절염의 진행 과정을 세포 수준의 기계적 신호전달체계에서 규명하였다는 데 그 의의가 있다”고 설명했다.   <끝>