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소장의 지용성 영양분 흡수 조절 원리 밝혔다

- IBS 혈관 연구단, 소장 내 세포가 지방 흡수 통로‘암죽관’조절하는 원리 규명 -

영화 <황해> 속 하정우의 김 먹방은 10년이 훌쩍 지난 오늘날에도 사랑 받으며 수많은 패러디를 양산하고 있다. 초췌한 몰골이지만, 그의 얼굴엔 여전히 김이 묻어있다. 잘생‘김’ (출처 : 영화 <황해>)
▲ 영화 [황해] 속 하정우의 김 먹방은 10년이 훌쩍 지난 오늘날에도 사랑 받으며 수많은 패러디를 양산하고 있다. 초췌한 몰골이지만, 그의 얼굴엔 여전히 김이 묻어있다. 잘생‘김’ (출처 : 영화 [황해])


폭풍 흡입. 음식을 마치 빨아들이듯 먹는 것을 비유적으로 이르는 말이다. 오늘도 열심히 흡입한 음식물 속 영양분은 우리 몸에 어떻게 흡수될까?


폭풍흡입
▲ (출처 : 네이버 국어사전)


꼭꼭 씹어 삼킨 음식물은 위를 거쳐 소장으로 이동하여 융모(융털)를 통해 소화·흡수된다. 흡수된 영양분은 융모 속 모세혈관을 통해 간으로 이동하는데, 지방은 예외적으로‘암죽관’이라는 림프관1)을 통해 흡수된다. 암죽관은 지방, 지용성 비타민, 약물 등 신체에 필요한 여러 지용성 영양분을 받아들이는(흡입하는) 유일한 통로다. 생명유지에 중요한 기관이지만, 암죽관의 형태와 기능이 유지되는 정확한 원리는 밝혀지지 않았다.

소장 내 융모의 구조
▲ [소장 내 융모의 구조]
소장에는 융모라는 작은 손가락 모양의 돌기가 있어 영양분을 흡수할 수 있는 면적을 넓힌다. 암죽관은 소장의 융모 내에 존재하는 림프관으로, 유미관으로도 불린다. 포도당과 아미노산 같은 수용성 영양분은 융모내의 모세혈관이 흡수하고 지방산과 글리세롤과 같은 지용성 영양분은 림프관으로 흡수된다. (출처 : [네이버 지식백과] 암죽관 [lacteal] (서울대학교병원 신체기관정보)

기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 혈관 연구단 고규영 단장(KAIST 의과학대학원 특훈교수) 연구팀은 지용성 영양분 흡수를 담당하는 림프관인 암죽관 조절에 소장을 구성하는 기질세포가 핵심요소임을 규명했다. 암죽관 기능 조절 원리를 밝힘으로써 비만, 당뇨병 등 대사질환 치료에 기여할 것으로 기대된다.

혈관 연구단은 지난 연구에서 융모를 이루는 기질세포 중 하나인 ‘평활근 세포’2)가 암죽관 주위를 둘러싸고 주기적으로 수축하여 암죽관의 지방 흡수를 돕는다는 사실을 밝혔다. 이번 연구에서는 암죽관의 기능 뿐 아니라 형태를 조절하는 새로운 기질세포군을 발견하고 그 원리를 분자생물학적 수준으로 규명하였다.

우선 연구진은 암죽관에 주변 기질세포가 미치는 영향을 알아보기 위해 암죽관 부근을 관찰했다. 그 결과 다양한 기질세포들이 물리적 자극에 반응하는 히포 신호전달경로3) 물질인 ‘얍/태즈(YAP/TAZ)’단백질을 발현함을 확인했다. 얍/태즈를 과활성시킨 결과 림프관 성장을 촉진하는 단백질인‘베지에프-C(VEGF-C)’ 분비 증가로 암죽관이 비정상적으로 발아·증식해 지방 흡수 기능이 저하되었다.

소장 기질세포 내 얍/태즈(YAP/TAZ) 과활성에 따른 암죽관의 형태 및 기능 변화
▲ [소장 기질세포 내 얍/태즈(YAP/TAZ) 과활성에 따른 암죽관의 형태 및 기능 변화]
소장 융모 내 기질세포에서 얍/태즈(YAP/TAZ)를 과도하게 활성화시킨 결과 암죽관(초록색)이 비정상적으로 발아·증식하여 형태가 변화하고(A) 지방(빨간색) 흡수 기능이 저하되었다(B).

반면 얍/태즈 발현을 억제하면 베지에프-C가 감소하여 암죽관이 지나치게 짧아져 지방 흡수 기능이 저하됐다. 소장 내 기질세포가 암죽관의 형태와 기능 조절에 핵심 역할을 한다는 의미다.

나아가 세포 1개의 유전체를 분석할 수 있는 단일세포 유전체 분석법을 이용해 베지에프-C 분비를 조절하는 새로운 기질세포군을 발견했다.

단일세포 유전체 분석법을 이용한 소장 내 기질세포들의 다양성 확인 및 베지에프-C(VEGF-C)를 분비하는 특정 기질세포 규명
▲ 단일세포 유전체 분석법을 이용한 소장 내 기질세포들의 다양성 확인 및 베지에프-C(VEGF-C)를 분비하는 특정 기질세포 규명개별 세포의 유전체를 분석할 수 있는 단일세포 유전체 분석법을 이용해 소장 내에 다양한 기질세포가 존재함을 확인하였다. 또한 얍/태즈(YAP/TAZ)활성에 따라 베지에프-C(VEGF-C)를 발현함으로써 암죽관 기능과 형태를 조절하는 특정 기질세포군을 발견하였다.


이들 세포에 소장의 수축·이완운동과 유사한 물리적 자극을 주면 얍/태즈가 활성화되어 베지에프-C 분비가 증가했다. 요컨대 소장의 주기적 운동이 기질세포의 얍/태즈 활성을 조절하고 베지에프-C 발현을 제어하여, 암죽관의 정상적인 형태와 기능을 유지하는 것이다.

소장의 수축·이완 운동 변화에 따른 VEGF-C 생성 조절
▲ 소장의 수축·이완 운동 변화에 따른 VEGF-C 생성 조절융모 내 기질세포에 소장의 수축·이완운동과 유사한 물리적 자극을 준 결과, 얍/태즈(YAP/TAZ)(초록색)가 기질세포 핵으로 이동하여 활성화됨에 따라 베지에프-C(VEGF-C) 생성이 조절됨을 확인하였다.

홍선표 선임연구원은 “암죽관 주변 기질세포가 암죽관의 기능과 형태를 조절함을 밝혔다”며 “지용성 영양분 흡수 원리를 이해하여 지방 흡수 및 분해와 관련된 비만, 당뇨병 등 대사질환 치료에 중요한 이정표를 제시할 것”이라고 전했다.

이번 연구를 이끈 연구진들
▲ 이번 연구를 이끈 연구진들좌측부터 홍선표 IBS 혈관 연구단 선임연구원(제 1저자), 양명진 KAIST 박사과정(제 1저자), 고규영 IBS 혈관 연구단장(교신 저자)

자, 그럼 여기서 오늘의 교훈. 소장 내 기질세포의 얍/태즈(YAP/TAXZ) 단백질 발현이 지나치게 활성화되거나 억제되면 암죽관이 정상적인 기능을 하지 못하는 것처럼 뭐든지 ‘과유불급’인 법. 건강을 위해 ‘폭풍흡입’과 ‘폭풍다이어트’ 모두 금물이다.

이번 연구결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 12.121) 온라인판에 8월 14일 오후 6시(한국시간) 게재되었다.

IBS 커뮤니케이션팀
박유진

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    최종수정일 2019-12-17 14:32