전장수 교수(광주과학기술원)와 류제황 교수(전남대학교) 공동연구팀이 관절연골 콜레스테롤이 퇴행성관절염을 일으키는 원인임을 세계 최초로 증명했다고 과학기술정보통신부(장관 유영민)는 밝혔다.
관절 연골이 점진적이고 비가역적으로 닳아 없어져 유발되는 퇴행성 관절염은 삶의 질을 떨어뜨리는 대표적인 퇴행성질환이지만 현재까지 명확한 발병원인이 밝혀지지 않아 근본적인 예방 및 치료 방법이 개발되지 않고 있다.
연구팀은 생쥐에서 고농도의 콜레스테롤 식이요법이 퇴행성관절염의 진행을 촉진시키고, 사람 및 동물의 정상연골에 비해 퇴행연골에서 콜레스테롤의 양이 비정상적으로 증가해 있는 것을 확인하여, 콜레스테롤과 퇴행성관절염 발병 간의 높은 상관성을 확인하였다.
세포 내 콜레스테롤의 양은 세포 내로의 유입, 세포 밖으로의 유출, 그리고 합성 등에 의해 일정하게 유지 된다. 연구팀은 사람 및 생쥐의 정상 연골세포에 비해 퇴행 연골세포에서 콜레스테롤이 비정상적으로 많이 유입되어 증가함을 확인하였다. 퇴행 연골세포에서 증가된 콜레스테롤은 CH25H 및 CYP7B1이라는 콜레스테롤 수산화효소 (cholesterol hydroxylase)에 의해 옥시스테롤(oxysterol)로 변환되고, 생성된 옥시스테롤(oxysterol)은 전사인자(transcription factor)인 RORα을 활성화시켜 연골기질을 분해하는 다양한 효소들의 발현을 유도하여 연골조직을 파괴함을 밝혀냈다.
연구팀은 콜레스테롤 수산화 효소(cholesterol hydroxylase)인 CH25H 및 CYP7B1 또는 RORα 전사인자(transcription factor)가 결핍된 유전자 조작 생쥐에서는 퇴행성관절염의 발병이 현저히 억제되고 반대로 이들 유전자를 관절연골에 과발현하거나 이들 유전자가 과발현된 유전자조작 생쥐에서는 퇴행성관절염이 현저히 증가함을 규명하였으며, 사람에서도 CH25H-CYP7B1-RORα 축에 의한 퇴행성 관절염 발병 기전이 작동할 개연성을 증명하였다.
즉 이번 연구를 통해 퇴행성관절염이 단순히 노화에 따른 부수적인 질병이 아니라 동맥경화처럼 콜레스테롤 대사에 의해 유발되는 대사성 질환임을 세계 최초로 규명한 셈이다.
전장수 및 류제황 교수는 “이 연구는 퇴행성관절염이 단순히 노화에 따른 부수적인 질병이 아니라 동맥경화처럼 콜레스테롤 대사에 의해 능동적으로 유발되는 대사성 질환임을 밝혀낸 것”이라며 “퇴행성관절염의 예방 및 치료법 개발에 새로운 실마리를 제공할 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.
이 연구 성과는 과학기술정보통신부 기초연구지원사업(개인연구‧집단연구)의 지원으로 수행되었다.
한편, 이번 연구 성과는 세계 최고 수준의 국제학술지 네이처(Nature) 2월 7일자 게재되었다.