"곤충 탈피 호르몬, 파킨슨병 운동장애 증상 개선" 한의학연 박건혁 박사팀 논문, SCI급 국제학술지 등재
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"곤충 탈피 호르몬, 파킨슨병 운동장애 증상 개선" 한의학연 박건혁 박사팀 논문, SCI급 국제학술지 등재
  • 정 현 기자
  • 승인 2020.09.03 22:55
  • 댓글 0
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국제 학술지 ‘Free Radical Biology and Medicine’ 7월 31일자 온라인판 게재

[위즈뉴스] 곤충이 탈피 또는 성장할 때 급증하는 호르몬이 파킨슨병 운동장애를 개선한다는 사실을 국내 연구진이 규명했다.

한국한의학연구원(원장 김종열, KIOM, 이하 한의학연)은 3일, 한약자원연구센터 박건혁 박사 연구팀이 곤충 탈피 호르몬으로 알려진 '20-하이드록시엑디손'(이하 곤충호르몬)의 파킨슨병 개선효능과 그 작용 기전을 과학적으로 규명했다고 밝혔다. '20-하이드록시엑디손'은 곤충이 성장하거나 유충에서 성충으로 변할 때 변태나 탈피를 유도하는 호르몬이다. 

이번 연구결과를 담은 논문은 SCI급 국제 학술지 ‘활성산소 생물학 및 의학(Free Radical Biology and Medicine, IF=6.170)’ 7월 31일자 온라인판에 게재됐다.

논문명은 'The insect molting hormone 20-hydroxyecdysone protects dopaminergic neurons against MPTP-induced neurotoxicity in a mouse model of Parkinson's disease'이다. 

한의학연은 동의보감에 기재된 곤충, 애벌레 등 충부(蟲部) 약재 효능의 과학적 기반 마련을 위한 연구 사업을 수행해왔다. 연구팀은 동의보감 속 매미 허물(선태) 추출물에서 파킨슨병을 개선시키는 효과를 과학적으로 규명한 바가 있으며, 이번 연구에서는 곤충이 탈피하거나 성장할 때 급증하는 곤충호르몬의 항파킨슨 효과 여부에 주목했다.

파킨슨병은 신경전달물질인 도파민을 분비하는 신경세포들이 파괴되면서 발생하는 신경퇴행성 질환이다. 파킨슨병 환자는 몸을 떨거나 경직되고 걷기나 움직임이 느리며 자세가 불안정한 증상을 보인다.

곤충호르몬의 Nrf2 활성을 통한 항파킨슨병 효과 개선 모식도 / 자료이미지=한의학연
곤충호르몬의 Nrf2 활성을 통한 항파킨슨병 효과 개선 모식도 / 자료이미지=한의학연

연구팀은 곤충호르몬의 운동장애 개선과 도파민 생성 활성화 효능을 확인하고 그 작용기전을 규명하기 위해 파킨슨병을 유발한 동물모델을 대상으로 실험을 수행했다. 연구팀이 채택한 동물모델은 도파민 세포만을 특징적으로 손상시키는 물질인 MPTP를 투여해 파킨슨병과 유사한 운동성 장애를 유발한 모델이다.

파킨슨병 효능 검증을 위한 운동성장애 행동평가 결과 / 자료이미지=한의학연
파킨슨병 효능 검증을 위한 운동성장애 행동평가 결과 / 자료이미지=한의학연

먼저 연구팀은 곤충호르몬을 투여한 실험군과 그렇지 않은 대조군을 대상으로 행동평가를 진행하며 운동장애 개선정도를 비교·분석했다. 그 결과, 곤충호르몬을 투여한 실험군에서만 떨림 증상 등 행동장애가 줄며 운동기능이 2배 이상 개선된 것을 확인했다.

또, 실험동물 뇌의 도파민 변화를 살펴본 결과 파킨슨병 유발로 증가한 도파민 세포 사멸량은 억제됐으며 도파민 발생량은 실험군이 대조군에 비해 7배까지 증가함을 확인했다.

파킨슨병 유발 동물모델에서의 도파민 세포 내 마이토콘드리아 활동 분석 / 자료이미지=한의학연
파킨슨병 유발 동물모델에서의 도파민 세포 내 마이토콘드리아 활동 분석 / 자료이미지=한의학연

연구팀은 추가 분석을 통해 곤충호르몬이 도파민 세포 속 마이토콘드리아의 막전위와 Bcl-2 family 단백체를 정상화시켜 도파민 세포 사멸을 억제한다는 사실도 확인했다. Bcl-2 family 단백체는 마이토콘드리아의 내·외막에 존재하며 신경세포의 사멸을 조절하는 단백질이다.

나아가 연구팀은 곤충호르몬 효능의 작용기전을 확인하고자 곤충호르몬을 투여한 실험군에서 발현된 물질과 그 상호작용을 분석했다. 분석 결과, 실험군에서 인체 방어기작을 강화시키는 Nrf2 발생이 2.5배 이상 증가했으며 헴옥시게나이제(HO-1) 및 퀴논-1(NQO1) 등 항산화 물질도 최대 4배까지 늘어났다. Nrf2(Nuclear factor E2-related factor 2)는 특정 유전자를 발현해 인체의 방어기작을 작동시키는데 관여하는 단백질로 생쥐와 사람에게 존재한다.

Nrf2억제제(ML385)를 활용한 곤충호르몬의 항파킨슨 효능 기전 검증 / 자료이미지=한의학연
Nrf2억제제(ML385)를 활용한 곤충호르몬의 항파킨슨 효능 기전 검증 / 자료이미지=한의학연

하지만, 곤충호르몬과 Nrf2 억제제를 동시 투여한 추가실험에서는 세포 내 항산화물질 발생 증가와 운동장애의 개선을 보이지 않았다. 이에 곤충호르몬이 Nrf2를 활성하고 이로 인해 증가한 항산화물질이 파킨슨병을 개선한다는 기전을 확인할 수 있었다.

논문 주저자인 한약자원센터 임혜선 박사는 “이번 연구는 곤충호르몬이 뇌신경질환 치료에 중요한 산화스트레스를 억제하는 효능을 가지는 다는 사실을 밝힌 데 큰 의미가 있다”고 말했다.

과제 총괄책임자인 문병철 박사는 “곤충은 동의보감 내 충부편에 기록돼 있는 한약자원으로서 잠재적 가치가 매우 크다”며 “앞으로도 곤충 유래 생리활성물질의 과학화를 통해 산업적 활용을 높일 것”이라고 말했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국한의학연구원 주요 사업의 지원으로 수행됐다.


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