'알파세포' 분석이 당뇨병 치료에 획기적인 도움을 줄 것으로 보인다. 알파세포는 췌장 섬(Pancreatic Islets)에서 분비되는 세포로 혈당량을 조절하는 글루카곤을 분비한다. 현재 세계적으로 성인 11명 당 1명 꼴로 진성 당뇨병을 앓고 있다. 2형 당뇨병을 앓고 있는 사람은 4억 명이 넘어 사망 원인 중 9위를 기록하고 있다.

2형 당뇨병은 신체가 인슐린 혈당 수치를 효과적으로 관리하지 못한 결과다. 그러나 인슐린은 2형 당뇨병 원인의 일부다. 즉, 인슐린에 반대 효과를 내는 호르몬인 글루카곤 생성 또는 2형 당뇨병의 원인이다.

옥스포드 당뇨병, 내분비학 및 치료제 센터(Oxford Centre for Diabetes, Endocrinology, and Medicine)의 연구팀은 최소 48시간 동안 높은 수치의 포도당에 노출되면 췌장에서 생성하는 글루카곤 분비를 조절할 수 있다는 것을 확인했다. 그러나 정상 상태로 회복하는 이러한 효과를 저해하는 방법이 있다.

이 연구를 주도한 패크릭 로스만 교수는 2형 당뇨병의 증상과 2형 당뇨병 환자가 기증한 췌장 섬 세포를 모방하기 위해 유전적으로 변화시킨 실험쥐를 사용했다.

특수 세포

췌장 섬의 알파세포 같은 내분비 세포는 두뇌 세포처럼 전기 자극을 만들어내는 것으로 알려진 자극에 민감한 세포다. 따라서 알파세포와 다른 췌장 세포는 섬 호르몬인 인슐린과 글루카곤의 분비를 조절하기 위해 이러한 전기 신호를 사용한다.

연구팀은 알파세포의 전기적 작용을 연구해 글루카곤 배출 제어 방법을 이해하는 것을 연구의 취지로 삼았다.

이번 연구의 공동 저자인 장 콴 박사는 세포를 기록하기 위해 신경과학자들이 사용하는 것과 유사한 전기생리학 방법을 사용했다고 말했다.

로스만 교수는 몇 안 되는 이 세포를 연구하기 위해 연구팀이 상당한 노력을 기울였다고 덧붙였다. 이 세포는 췌장 섬에 약 1g정도 들어있다.

알파세포는 글루카곤 배출 기능을 맡고 있다. 글루카곤은 간이 저장된 글리코겐을 포도당으로 전환해 혈류로 보낼 수 있도록 돕는다. 이로 인해 혈액 내 포도당 양이 증가하는 것이다.

반면, 췌장에서 분비되는 인슐린은 반대의 영향을 받는다. 즉, 인체가 혈류에서 포도당을 흡수하게 만들어 혈액 속에서 포도당을 부족하게 한다.

일반적으로, 혈액 내 포도당 수치가 높으면 인슐린을 분비하는 췌장의 베타세포로 흘러가 포도당 수치가 낮아지고 포도당 수치가 낮아지면 글루카곤을 분비하는 췌장의 알파세포를 자극해 포도당 수치가 올라간다.

그러나 2형 당뇨병은 이 정교한 균형이 완전히 뒤틀린 것이다. 2형 당뇨병에서는 높은 포도당 수치가 췌장의 알파세포가 보다 많은 글루카곤을 생성하도록 촉발해 포도당 수치가 더욱 높아지게 만든다.

글루카곤 조절장애

그렇다면 이 이상한 반응을 유발하는 알파세포에서 무엇이 잘못됐을까? 연구팀은 2형 당뇨병 환자가 경험하는 것과 같은 변화를 보이도록 유전적으로 번식시킨 실험쥐를 사용해 높은 수치의 포도당에 노출된 알파세포에서 어떤 일이 벌어지는지 조사했다.

연구팀은 당뇨병과 건강한 알파세포 간의 변화를 비교한 후 24시간 이상 높은 수치의 포도당에 노출되면 복잡한 세포과정을 상쇄시켜 알파세포로 다량의 나트륨이 들어가게 된다는 사실을 밝혀냈다.

그 결과, 세포의 pH 수치가 낮아져 세포에서 이용할 수 있는 에너지가 줄어들게 된다. 그리고 감소된 에너지 수준은 세포막의 에너지 민감 경로의 활동성을 변경시켜 잘못된 글루카곤 배출로 이어지게 된다.

그러나 연구진은 지나친 양의 나트륨이 알파세포로 들어가는 것을 방해하는 약물을 사용해 세포와 실험쥐 모두에게서 과잉 글루카곤 분비를 원상태로 회복할 수 있었다. 그 결과, 글루카곤 기능 이상으로 이어지는 연쇄 사건을 초기부터 막을 수 있었다.

포도당 수치 높을수록 '표식' 남겨

사람처럼 비만으로 체중 감량 수술을 하거나 당뇨병 약물치료를 받은 과체중 당뇨병 실험쥐는 포도당 수치가 정상으로 돌아와도 알파세포의 단백질은 여전히 변형된 상태였다.

더욱이 단백질 변형이 췌장에 제약을 받지 않았다. 포도당 수치가 정상으로 돌아와도 당뇨병 실험쥐의 심장 및 신장 세포에는 유사한 변화가 기록된 것이다. 포도당 수치가 증가하면 표식을 남긴 셈이다.

로스만 교수는 자신의 연구팀이 여전히 당뇨병으로 이어지는 복잡한 관계를 연구하는 중이고 증상을 치료하는 데 효과적인 방법 중 하나인 단백질 변화를 억제하는 약물을 개발 중에 있다고 말했다. 연구진은 당뇨병 실험쥐에 나트륨이 알파세포로 들어가는 경로를 막는 특정 약물을 처방한 결과 긍정적인 결과를 도출했다고 밝혔다.

연구진은 건강한 사람과 당뇨병 환자 모두에게서 알파세포가 어떻게 조절되는지 이해하게 되면 당뇨병 치료에 새로운 장을 열 수 있게 될 것이라고 덧붙였다.

2형 당뇨병을 예방하기 위해서는 건강한 체중을 유지하고 건강한 식단을 섭취하며 꾸준히 운동을 하고 금연해야 할 것이다.

[메디컬리포트=허성환 기자]