소식

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

"최근 연구에 따르면 신경/호르몬 조절 외에도 여러 기관이 대사 소분자 및 비호르몬 분비 단백질을 통해 서로 조절할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이러한 조절 메커니즘을 신호의 장기 간 전달이라고 합니다(기관 간 통신 네트워크). (ICN) ICN은 다양한 병리학적 변화에 능동적/수동적으로 반응하고 정상적인 생리적 기능과 신체 기관의 전반적인 항상성을 조절하고 유지하는 데 참여할 수 있습니다. 예를 들어 ICN 이상은 ​​심장 판막 질환, 비알코올성 지방간, 만성질환 등 많은 질병의 발생은 밀접한 관련이 있다.”

“현재 운동이 특정 근육 인자의 분비를 유도할 수 있는지에 대한 연구를 진행하고 있으며, 이러한 근육 인자가 순환계로 들어가 혈액뇌관문을 통과해 알츠하이머병 발병을 억제할 수 있는지에 대한 연구를 진행하고 있습니다.”

인체의 다른 조직 및 기관과 마찬가지로 뇌 신경에도 "염증"이 생길 수 있습니다. 박테리아, 바이러스, 심지어 노화도 면역 체계 반응을 유발하여 뇌 신경에 염증을 일으키고 신경 기능을 더욱 퇴화시킬 수 있습니다. 과학자들은 많은 뇌염 질환이 종종 근육 기능 저하를 동반한다는 사실을 발견했지만, 이들 사이의 관계는 아직 명확하지 않습니다.

최근 새로운 연구에서는 신경 염증과 근육 기능 저하 사이의 깊은 연관성이 밝혀졌습니다. "감염 및 만성 질환은 전신 뇌-근육 신호 전달 축을 활성화한다"라는 제목의 연구는 2024년 7월 12일 "Science·Immunology"에 게재되었습니다. "(Science Immunology) 잡지, 저자는 생명 과학부 Yang Shuo 팀 , 푸단대학교.

초파리와 쥐 모델에서 대장균, 신종 코로나바이러스(SARS-CoV-2), 알츠하이머병(AD)에 의해 유발된 신경염증과 근육 변성을 연구한 결과, 이 모든 질병은 뇌-근육 신호 전달 축을 활성화한다는 사실이 밝혀졌습니다. 염증과 같은 다양한 스트레스 요인이 Upd3(Unpaired3)/IL-6(인터루킨-6) 사이토카인의 활성화를 유도하고 골격근에서 JAK를 더욱 활성화시키는 근육 성능을 조절합니다. -STAT 신호 전달 경로(Janus Kinase-signal Transducer and Activator) 전사), 미토콘드리아 기능을 조절하고 궁극적으로 근육 기능에 영향을 미칩니다.

"사이토카인"은 "메신저"와 같이 세포 표면 수용체에 결합하여 세포 분화, 증식 및 기타 행동을 촉진하거나 억제함으로써 "명령"을 전달하는 소분자 단백질 클래스입니다. "기관은 순환계로 들어가 표적 조직으로 전달되는 분비 분자를 통해 의사소통하며, 이는 면역, 행동, 신경 발생, 심혈관 기능, 세포 노화 등을 포함한 다양한 결과를 초래합니다."라고 연구는 설명합니다.

흔히 사람들은 신경염증으로 인한 신경 기능의 변화가 근육 기능 저하 등 외부 증상으로 직접적으로 이어진다고 생각하는데, 이번 연구를 통해 장기간 의사소통이라는 관점에서 또 다른 보편적인 메커니즘이 밝혀졌다.

전통적인 견해(왼쪽)는 감염으로 인한 신경 염증이 신경 세포 사멸을 유발하는 염증 요인을 생성하여 근육 조절에 직접적인 영향을 미친다는 것입니다. 이번 연구(오른쪽 사진)는 뇌와 근육 사이의 사이토카인 소통을 통해 근육 기능을 조절하는 메커니즘을 발견했다. 인터뷰 대상자가 제공한 사진.

연구자들은 파리와 쥐 모델을 어떻게 사용합니까? 박테리아, 바이러스, 알츠하이머병과 같은 퇴행성 신경질환으로 인한 근육 기능 저하도 본질적으로 똑같나요? 이 쇠퇴를 되돌릴 수 있습니까? 이 연구가 뇌/근육 질환 치료에 어떤 영향을 미치나요? 이러한 질문에 답하기 위해 ThePaper Technology는 최근 연구의 제1저자이자 푸단대학교 생명과학부 연구원인 Yang Shuo를 인터뷰했습니다.

【대화】

ThePaper 기술: 자신과 팀을 소개할 수 있나요? 이 연구를 수행한 이유는 무엇입니까?

Yang Shuo(푸단대학교 생명과학부 연구 프로젝트 리더, 박사 지도교수): 저는 2023년 2월에 푸단대학교 생명과학부에 입학했습니다. 저의 연구 관심 분야는 주로 기관 간 신호 전달, 근육 형태 형성 및 운동계의 유전 질환 분야에 중점을 두고 있습니다. Cell Host & Microbe, Science Immunology, Nature에 게재 그는 Communications, Development 및 JCI Insight(이탤릭체) 등의 저널에 많은 논문을 게재했습니다. 이 연구실은 현재 세 가지 방향에 초점을 맞추고 있습니다. 첫째, 전반적인 항상성에서 다기관 상호작용 네트워크의 기능과 메커니즘을 탐구하고, 둘째, 알츠하이머병에 대한 운동 보호 인자를 스크리닝하고, 셋째, 시스템 관련 유전 질환의 운동 동물 모델을 구축합니다.

제가 미국 워싱턴 대학교에서 박사후 연구원이었을 때 공동 지도교수인 Aaron Johnson 교수와 저는 근육계의 발달 메커니즘과 관련 근병증에 집중하고 있었습니다. 코로나19 사태 당시, 즉 2021년 초, 우리 동료들은 신종 코로나바이러스에서 회복된 후 불안 등의 신경학적 증상과 근쇠약 등의 근육계 증상을 겪는 경우가 많다는 사실을 발견했습니다. 이 문제는 우리의 관심을 불러일으켰습니다.

우리는 세균성 뇌염, 바이러스성 뇌염, 신경퇴행성 질환 등 다양한 질병을 앓고 있는 환자들이 이중 뇌/근육 증상을 보인다는 사실을 발견했습니다. 2020년 발달 생물학의 고전 저널인 Development에 최근 발표된 우리의 연구에 따르면 외배엽(표피 및 신경 조직 등으로 발달)이 중배엽(근육으로 발달) 근육 세포의 리간드를 분비하여 FGF를 조절할 수 있음이 나타났습니다. FGF 신호 전달 경로 경로의 균형을 통해 형태 형성 및 기관 구조를 제어합니다. 따라서 우리는 마찬가지로 뇌염이 뇌의 분비 프로필을 변화시켜 분비된 단백질을 통해 근육의 생리적 기능을 직접적으로 조절할 것이라고 추측했습니다.

그리스 신화에서 아틀라스가 하늘을 떠받치고 있는 것처럼, 신경염증은 사람의 근육을 압도하게 만듭니다. 인터뷰 대상자가 제공한 사진.

ThePaper 기술: 신경염증이란 무엇입니까? 염증은 면역 체계의 신체 "보호"로 인해 발생하는데, 왜 오히려 신체에 해를 끼치는 걸까요?

양숴: 외부 감염과 싸우는 것은 면역 체계의 핵심 기능입니다. 면역 체계는 병원체를 삼키고, 염증 인자를 방출하여 병원체를 죽이고, 병원체가 세포에 침입하는 것을 방지하기 위한 항체를 생성함으로써 감염에 반응할 수 있습니다. 그러나 면역 체계가 과도하게 활성화되면 인터루킨, TNF-α 및 보체 단백질 분자와 같은 염증 인자가 대량으로 방출되어 감염원과 감염된 세포에 대한 폭풍우 자살 공격을 시작하여 사망을 초래합니다. 손상은 혈관 투과성 및 순환 장애를 동반하며 심지어 다발성 장기 부전(MOF)으로 이어질 수도 있습니다. 코로나19 중증환자가 많이 사망하는 이유다. 그러므로 면역 체계의 통제된 활성화와 억제는 신체가 정상적인 기능을 유지하는 데 불가피한 요구 사항입니다.

ThePaper 기술: 장기간 의사소통이란 무엇인가? 최근 수십 년 동안 생물학에서도 '뇌-장 축'과 같은 유사한 관점이 등장했습니다. 이 아이디어의 배경과 발전을 소개해주실 수 있나요?

양숴: 단세포 동물에서 다세포 동물로의 발전은 동물 진화의 역사에서 획기적인 발전이다. 다세포 동물에서 시작하여 동물 신체의 여러 부분은 외부 환경에 적응하기 위해 점차 특정 기능을 가진 기관으로 분화되어 왔습니다. 고전 이론에서는 다양한 기관의 기능이 내분비계와 신경계에 의해 조절된다고 주장합니다.

최근 몇 년간의 연구에 따르면 신경/호르몬 조절 외에도 여러 기관이 대사 소분자 및 비호르몬 분비 단백질을 통해 서로를 조절할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이러한 조절 메커니즘을 기관 간 신호 전달(기관 간 전달)이라고 합니다. - 유기 통신 네트워크(ICN). ICN은 다양한 병리학적 변화에 능동적/수동적으로 반응할 수 있으며 정상적인 생리적 기능과 신체 기관의 전반적인 항상성의 조절 및 유지에 참여할 수 있습니다. 예를 들어 비정상적인 ICN은 심장 판막 질환, 비알코올성 지방간 질환, 만성 신장염 등 다양한 질병의 발생과 밀접한 관련이 있습니다.

현재 '뇌-장 축' 외에 특히 관심을 끄는 장기 커뮤니케이션은 뇌와 근육세포로 구성된 장기 간의 커뮤니케이션이다. 지난 7월 22일 셀은 뇌 손상 후 염증성 심장 기능 장애를 유발하는 선천적 면역 기억이라는 제목의 논문을 발표했고, 7월 12일 네이처 심혈관 연구에서는 급성 심근경색증의 회복을 향상시키는 활성화에 관한 연구에서 뇌의 조절 효과를 보여주는 보상 시스템이라는 제목의 논문을 발표했습니다. 마음에. 지난 5월 3일 사이언스지는 뇌-근육 소통이 일상 생리를 유지해 근육 노화를 예방한다는 제목의 논문을 발표해 중추신경계 생체시계가 알려지지 않은 방식으로 골격근 기능을 조절할 수 있음을 보여줬다.

따라서 ICN에 대한 추가 분석은 생명 기관 간의 조절 네트워크에 대한 이해를 높일 수 있을 뿐만 아니라 전신 염증성 폭풍, 신경 손상 및 근육 약화와 같은 ICN 관련 질병의 중재적 치료를 위한 기초를 제공할 수 있습니다.

ThePaper 기술: 이 기사는 대장균, 신형 코로나바이러스 및 알츠하이머병으로 인한 신경염증에 의해 유발되는 뇌-근육 통신 메커니즘을 탐구합니다. 이 세 가지 경우를 선택하는 이유는 무엇입니까?

양숴:우리는 일상생활과 문헌 검색을 통해 알아냈기 때문에 이 세 가지 질환은 우리가 접촉할 수 있는 이중 뇌/근육 장애를 가진 사람들의 대다수를 포괄합니다.

ThePaper 기술: 이번 연구에서는 주로 뇌와 근육의 의사소통을 연구하기 위한 모델로 초파리(Drosophila melanogaster)를 선택했습니다. 이 모델은 어떻게 구성됩니까? 초파리도 코로나19와 알츠하이머병을 "잡을" 수 있나요? 곤충의 근육 기능 조절과 인간의 유사점과 차이점은 무엇입니까? 이번 연구에는 쥐 모델도 사용됐다.

양숴: 초파리는 알츠하이머병을 일으킬 수 없습니다. 현재 알츠하이머병의 원인에 대해서는 다양한 설명이 있지만 대부분의 사람들은 아밀로이드 베타와 타우 단백질이 원인, 즉 이들 단백질이 뇌에 비정상적으로 축적되어 질병이 발생한다는 이론을 받아들이고 있습니다. 따라서 동물 모델에서는 일반적으로 인간의 아밀로이드 베타 42 단백질을 뇌에서 발현시켜 알츠하이머병 모델을 구축합니다.

신형 코로나바이러스는 ACE2 수용체에 결합하여 세포에 침입하는데, 초파리에는 ACE2 수용체와 상동성 단백질이 있지만(Nature, 2002 Jun 20;417(6891):822-8), 신형 코로나바이러스는 초파리 세포를 직접 감염시킬 수 없습니다. 따라서 우리는 유전학을 사용하여 NSP1과 같은 새로운 코로나바이러스의 독성 단백질을 초파리에서 구체적으로 발현하여 바이러스 독성 단백질이 신체에 미치는 영향을 조사했습니다. 이 연구 방법의 장점은 초파리의 풍부한 유전 도구를 사용하여 연구 진행 속도를 높일 수 있다는 것입니다.

곤충도 인간과 마찬가지로 골격근, 평활근, 심장근을 가지고 있습니다. 근육 시스템은 분자 및 세포 수준에서 인간과 고도로 보존되어 근육 시스템 발달, 기능 및 관련 질병을 연구하기 위한 좋은 모델 동물입니다.

쥐 모델을 사용하는 이유는 곤충은 결국 포유류가 아니며, 인간과도 매우 다르기 때문이다. 따라서 포유류이기도 한 쥐에서 초파리의 발견을 검증하는 것은 본 연구의 종이 초파리임을 증명하기 위함이다. 보수적입니다.

ThePaper 기술: 이 연구는 세 가지 유형의 신경염증 모두에서 세포외 리간드 Upd3가 중추신경계의 활성 산소종에 반응하고 골격근 JAK-STAT 신호를 유도하여 미토콘드리아 기능 장애와 운동 기능 감소를 유발하는 신호 패턴을 발견했습니다. 이 과정을 일반인의 용어로 설명해 주실 수 있나요?

양숴: 미토콘드리아는 에너지 대사의 핵심이며, 근육은 주요 에너지 소비자입니다. 미토콘드리아 기능 장애는 필연적으로 에너지 생산 감소로 이어지기 때문에 근육은 에너지 공급이 부족해 정상적으로 기능할 수 없게 됩니다.

ThePaper 기술: 인간 환자의 경우, 이 세 가지 질병으로 인한 운동 장애는 동일한 방식으로 나타나지 않는 것으로 보입니다. 이 연구에서 발견된 메커니즘은 세 가지 질병에서 정확히 동일하게 나타납니까? 이것이 이러한 질병의 근육 손실의 주요 원인입니까?

양숴:세포 생물학의 관점에서 볼 때 세 가지 질병 모두 근육 미토콘드리아 막 전위에 영향을 주어 질병을 유발하므로 이들의 병원성 메커니즘은 완전히 동일합니다.

이것이 근육 기능 상실의 주요 원인인지 여부는 현재로서는 알 수 없습니다. 근육 장애에 중요한 역할을 한다는 것만 증명할 수 있을 뿐, 그 역할이 얼마나 차지하는지에 대해서는 결론을 내릴 수 없습니다.

ThePaper 기술: 이 과정으로 인한 근육 기능 저하를 되돌릴 수 있나요? 질병이 치료되면 사라지나요?

양숴:그렇습니다. 우리의 실험에서는 이러한 감소가 되돌릴 수 있으며 근육이 점차적으로 정상 기능으로 돌아간다는 것을 보여줍니다.

ThePaper 기술: 코로나19(Long covid)의 장기적인 후유증은 많은 사람들이 우려하는 주제입니다. 연구 결과는 무엇입니까? 인지저하와 운동기능저하는 필연적인 결과인가?

양숴: 우리는 신경 감염이 코로나19의 원인 중 하나라는 것을 발견했습니다. 그러나 이중 뇌/근육 장애가 모든 사람에게 발생하는 것은 아닙니다.

ThePaper 기술: 장-뇌 축에 관한 일부 연구에서는 미생물총의 구성을 조절하면 신경계에 영향을 미칠 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 본 연구에서 제시된 뇌-근육 축이 양방향일 가능성이 있다고 생각하시나요?

양숴: 이것은 좋은 질문입니다. 우리는 현재 운동이 특정 근육 인자의 분비를 유도할 수 있는지, 그리고 이러한 근육 인자가 순환계에 들어가 혈액뇌관문을 침투하여 알츠하이머병 발병을 억제할 수 있는지 연구하고 있습니다. 아이리신은 현재 가장 널리 사용되는 근육유래 신경보호 단백질이지만, 신진대사에 영향을 미치기 때문에 적용에 많은 문제가 발생하고 있다. 우리는 운동 효과를 인위적으로 시뮬레이션하고 알츠하이머병 발병을 지연하며 진행을 완화하기 위해 유전자 모델을 통해 더 많은 운동 보호 요인을 선별하고자 합니다.

ThePaper 기술:약물 개발과 질병 진단 및 치료에 대한 본 연구의 전망은 무엇입니까?

양숴: 우리가 발견한 Upd3/IL-6 분자의 경우 이미 시중에 많은 중화 항체와 관련 경로 억제제가 나와 있습니다. 따라서 우리 연구는 이들 약물의 적응증을 확대하기 위한 과학적 근거를 제공합니다.

원본 정보:

Yang S, Tian M, Dai Y, Wang R, Yamada S, Feng S, Wang Y, Chhangani D, Ou T, Li W, Guo X, McAdow J, Rincon-Limas DE, Yin X, Tai W, Cheng G, Johnson A. 감염과 만성 질환은 근육 기능을 조절하는 전신적 뇌-근육 신호 전달 축을 활성화합니다. Science Immunology. 2024년 7월 12일.

https://www.science.org/stoken/author-tokens/ST-1985/full