초미세먼지(PM2.5)는 전 세계적으로 심각한 환경문제로, 산화스트레스와 만성 염증을 유발해 다양한 질환의 발생 위험을 높이는 것으로 알려져 있다. 특히 제2형 당뇨병 환자는 환경적 스트레스에 더욱 취약하지만, 초미세먼지가 골수 줄기세포와 골수 미세환경에 미치는 영향은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.
이같은 기전을 밝힌 연구가 전북대학교 국성호 교수팀(대학원 생리활성소재과학과)에 의해 제시돼 학계의 주목을 받고 있다. 국 교수팀은 초미세먼지와 제2형 당뇨병의 상호작용이 골수 줄기세포의 노화와 기능 저하를 촉진하는 분자기전을 규명한 연구 성과를 발표했다.
국성호 교수와 이정채 교수(치과대학) 연구팀은 실제 대기환경을 재현한 대기 시뮬레이션 챔버(Atmospheric Simulation Chamber)와 제2형 당뇨병 동물모델을 활용해, 초미세먼지 노출이 당뇨병 환경에서 골수 줄기세포 기능 저하를 더욱 가속화한다는 사실을 확인했다.
연구 결과, 제2형 당뇨병으로 인해 증가한 산화스트레스와 만성 염증은 골수 미세환경을 노화 상태로 변화시키고, 줄기세포의 재생 능력을 떨어뜨리는 것으로 나타났다.
여기에 초미세먼지가 추가로 노출될 경우 골수 줄기세포의 노화와 기능 저하가 더욱 심화되는 것으로 확인됐다.
특히 초미세먼지는 폐 조직에서 NLRP3 인플라마좀 경로를 활성화해 전신 염증 반응을 유도하고, 이 과정이 골수 줄기세포의 노화를 촉진하는 핵심 기전으로 작용하는 것으로 분석됐다.
이러한 변화는 정상군보다 제2형 당뇨병군에서 더욱 뚜렷하게 나타났으며, NLRP3 억제제를 투여했을 때 골수 줄기세포의 기능 저하와 노화가 유의하게 개선되는 사실도 확인됐다.
이번 연구는 환경오염 인자인 초미세먼지와 대사질환인 제2형 당뇨병이 상호작용해 골수 줄기세포 기능을 악화시키는 분자기전을 규명했다는 점에서 중요한 학술적 의미를 갖는다.
동시에 NLRP3 인플라마좀이 이 같은 병태생리 과정의 핵심 조절인자임을 제시함으로써, 환경오염에 취약한 만성질환 환자의 건강 보호와 치료 전략 개발에 새로운 가능성을 열었다는 평가를 받고 있다.
해당 연구 성과는 환경과학 분야의 세계적 권위지인 'Journal of Hazardous Materials'(IF=10.6) 최신호에 게재됐다. 논문 제목은 ‘Fine particulate matter accelerates the senescence of bone marrow-conserved stem cells in a type 2 diabetes mellitus mouse model’이다.
국성호 교수와 이정채 교수는 “이번 연구는 초미세먼지와 제2형 당뇨병이 상승작용을 통해 골수 줄기세포의 노화와 기능 저하를 촉진한다는 사실을 규명한 성과”라며 “특히 NLRP3 인플라마좀 억제를 통해 이러한 손상을 완화할 수 있음을 확인함으로써, 환경오염에 취약한 만성질환 환자를 위한 예방 및 치료 전략 개발의 과학적 근거를 마련했다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구에는 리잘성커르(생리활성소재과학과) 박사과정생과 고빈다(치과대학) 박사가 공동 제1저자로 참여했으며, 과학기술정보통신부의 핵심도약 연구지원사업 지원을 받아 수행됐다. /김재훈 기자
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