암 환자의 근육 손실-새로운 단백질 합성하는 능력 극적으로 감소
근육 소모, 즉 근육 조직의 상실이 암 환자에게는 일반적인 문제이지만 의사와 과학자들은 그 정확한 메커니즘을 오랫동안 밝혀내지 못했다. 펜실베이니아 주립대학교 연구진이 주도한 최근의 연구는 세포 수준에서 어떻게 근육 소모가 일어나는지에 대해 이제 새로운 단서를 제시했다.

연구진은 난소암 생쥐 모델을 사용해서 암이 진행하면 골격근의 리보솜의 수가 적어지는 것을 발견했다. 리보솜은 세포속의 입자로 단백질을 만든다. 근육량은 주로 단백질 합성에 의해 정해지기 때문에 리보솜이 더 적어지는 것이 왜 암에서 근육이 소모되는지를 설명해준다.

펜실베이니아 주립대학교 운동학 및 생리학 부교수인 구스타보 네이더는 이 연구 결과가 - 암 환자뿐만 아니라 다른 질병을 앓는 사람들과도 관련이 있을 수 있는 - 근육 소모의 메커니즘을 시사해준다고 말했다.

그는 계속해서 다음과 같이 설명했다. “근육량의 상실은 또 노화 과정이나 영양실조와 관련이 있고 특히 코로나 19 환자나 에이즈 환자와 관련이 있다. 근육 소모가 일반적인 문제일 뿐만 아니라 현재로는 완치법이나 치료법도 없다. 그러나 이제는 우리가 그 메커니즘을 더 잘 알기 때문에 깊이 파고들어서 그 메커니즘을 되돌리는 방법을 찾으려고 노력하고 있다.”

연구진에 의하면 중대한 근육 소모, 즉 악액질은 암 환자의 약 80%애서 일어나고 암 사망의 약 30%는 그 원인이 악액질이라고 한다. 악액질은 또 삶의 질 저하, 화학요법을 견디는 문제, 생존율 저하와도 관련이 있다. 네이더에 의하면 종양이 아니라 악액질 때문에 흔히 환자가 사망한다고 한다.

그는 현재 악액질은 완치법이나 치료법이 없이 때문에 과학자들이 정확히 어떻게 왜 악액질이 생기는지를 이해하는 것이 절대로 필요하다고 말했다. 그러나 근육이 소모되도록 만드는 메커니즘을 이해하고 막아내려고 시도하는 많은 연구가 있었지만, 네이더와 그의 연구진은 새로운 각도에서 이 문제를 해결해보려고 했다.

네이더는 이렇게 말했다. “근육량의 상실을 막기 위해 사람들은 단백질이 잘게 부서지거나 분해되는 것을 막으려고 노력해서, 초점이 대부분 단백질 분해에 맞춰졌었다. 그러나 그런 노력은 많은 것이 실패했는데, 1가지 이유가 사람들이 근육량 상실에 있어서 새로운 단백질을 만드는 과정인 단백질 합성이란 측면을 잊어버렸기 때문이다. 바로 그 부분이 우리가 이번 연구에서 파고든 것이다.”

이번 연구를 위해 연구진은 중대한 근육 상실이 수반된 난소암의 전임상 생쥐 모델을 사용했다. 생쥐를 사용해서 연구진은 장기간에 걸친 암 악액질의 진행을 연구할 수가 있었다. 환자인 사람들을 대상으로 그런 연구를 하기는 어려웠을 것이다. 연구 결과를 분석해본 후 연구진은 종양이 있는 생쥐들은 근육량이 빠르게 줄어들고 새로운 단백질을 합성하는 능력이 극적으로 감소했는데, 이는 근육에 리보솜의 양이 감소한 것에 의해 설명될 수 있는 것을 발견했다.

종양 있으면 단백질 합성 유지에 충분한 리보솜 생산 불가능
그래서 우리는 리보솜이 적으면 단백질 합성도 적은 것을 밝혔기 때문에 이 문제의 첫 번째 난관은 돌파했다고 네이더는 말했다. 그 다음에 연구진은 왜 리보솜의 수가 감소했는지를 설명하는 일에 매달렸다. 리보솜 유전자들을 조사한 후 연구진은 일단 종양이 있으면 리보솜 유전자들의 발현이 줄어들기 시작해서, 근육이 근육 상실을 방지하기에 충분한 단백질 합성을 유지하기에 충분한 리보솜을 생산하는 것이 불가능하도록 만드는 수준까지 떨어져버리는 것을 발견했다.

네이더는 더 많은 연구가 필요하지만, 이번 연구 결과가 언젠가는 사람들이 근육량과 근육 기능을 상실하는 것을 막아주는데 기여할 수 있을 것을 희망한다고 말했다. 그는 이렇게 말했다. “만약 우리가 근육이 어떻게 리보솜을 만드는지를 더 잘 이해할 수 있다면 근육 성장을 자극하고 근육 소모도 방지하는 새로운 치료제를 발견할 수가 있을 것이다. 종양 진행을 차단하는 현재의 접근법이 리보솜 생산 조직을 표적으로 삼는 것을 고려하면 이는 특히 중요하고, 그런 약물들은 온몸에 투여되기 때문에 인체의 모든 조직에 영향을 미치고 또 근육 형성을 저해할 것이다.”

참조:
H. Kim et al., "Reduced rDNA transcription diminishes skeletal muscle ribosomal capacity and protein synthesis in cancer cachexia" FASEB J. 2021 Feb;35(2):e21335. doi: 10.1096/fj.202002257R.