사춘기 분비되는 성호르몬의 비밀

성체 근육 줄기세포 형성 기작 유년기 근육 줄기세포(Juvenile SCs, ⓐ) 는 활발하게 분열하고 분화하여 근육 섬유의 근핵을 축적 시킨다. 하지만 사춘기시기에 대뇌 시상 하부에서 생식선 자극 호르몬이 (Gnrh, ⓑ) 분비되고 이를 통하여 뇌하수체에서 황체형성 호르몬 및 난포 자극 호르몬이 분비되며, 생식기관에서 남성 호르몬 과 여성 호르몬 (Testosterone and Estradiol, ⓒ) 을 분비하게 되면서 사춘기가 시작된다. 흥미롭게도 급격하게 증가하는 성호르몬들은 근섬유의 Notch 신호 조절 E3 접합 유전자(E3 ligase, ⓓ)인 Mib1유전자의 발현을 증가시키고 근육 줄기세포 내의 Notch 신호(Notch Signaling, ⓔ를) 활성화 시킨다. 이렇게 활성화된 Notch 신호는 근육 줄기세포의 활성을 막고 세포를 휴지기(Quiescence, ⓕ) 상태로 전환시켜 근육 재생을 위한 비축 풀 (Reserve pool)을 형성하게 된다.

사춘기에 분비된 성호르몬이 우리 몸의 근육 줄기세포를 만든다는 사실이 세계 최초로 밝혀졌다. 공영윤 서울대학교 자연대 교수팀은 성체 근육 줄기세포의 형성 과정을 규명했다고 30일 밝혔다. 이번 연구는 근육 소실이나 근이영양증 같은 질환 치료법 개발 가능성을 높였다.

연구팀은 사춘기에 근육이 집중 발달하기 때문에 이 시기에 성체 근육 줄기세포 형성이 일어날 것이라는 가설을 세우고 연구를 시작했다. 사춘기에 증가한 혈중 성호르몬은 `유아기 활성 근육 줄기세포(Juvenile Satellite Cells)`를 `성체 휴지 근육 줄기세포(Adult Quiescent Satellite Cells)`로 바꾼다. 만들어진 줄기세포는 평생 유지돼 근육이 손상되거나 질병이 생겼을 때 근육 재생에 도움을 준다는 사실을 확인했다.

연구팀은 생쥐 실험으로 증명했다. 근육 줄기세포가 성숙하지 않은 생후 10일 생쥐에 성호르몬을 주사했다. 성호르몬은 근육 줄기세포내의 `Notch` 신호를 활성화 시켰다. 미성숙 근육 줄기세포를 성숙된 성체 근육 줄기세포로 변화 시켰다.

공영윤 교수는 “현재까지 알려져 있지 않던 근육 줄기세포와 호르몬의 새로운 연결 고리를 찾았다”며 “이번 연구 결과를 토대로 근육 질환과 근육 재생관련 질환 치료법 개발이 가속화할 것으로 기대된다”고 말했다.

연구 결과는 국제학술지인 네이처 셀바이올로지 온라인판 23일자에 실렸다.

송혜영기자 hybrid@etnews.com