세포막의 기계적 손상이 인간 세포의 세포 노화를 유발할 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 인체 세포는 비눗방울의 1/20에 해당하는 그리고 두께가 5나노미터에 불과한 깨지기 쉬운 막으로 둘러싸여 있다. 세포는 근육 수축, 조직 손상 등 생리적 활동에 의해 쉽게 손상된다. 이러한 손상에 대처하기 위해 세포는 막 손상을 어느 정도 복구할 수 있는 메커니즘이 갖추어져 있다. 이전에는 세포막의 기계적 손상이 회복 또는 사망이라는 두 가지 간단한 세포 결과를 유발하는 것으로 여겨졌다. 그러나 최근 연구에서 세 번째 결과, 즉 세포 노화를 발견했다.

이 연구의 목표는 단순히 손상된 세포막의 복구 메커니즘을 이해하는 것이었다. 그러나 예기치 않게 연구 과정에서 세포막 손상이 어떻게 일어나며 각 세폼의 운명이 어떻게 바뀌는지를 발견했다. 그 핵심은 각 세폼의 손상 정도와 그에 따른 칼슘이온의 유입이라는 점이다. 또한 얇은 세포막 손상은 쉽게 복구될 수 있어 세포가 아무런 문제 없이 세포 분열을 계속할 수 있다.

가장 높은 수준의 세포막 손상은 그 세폼의 사멸을 유도한다. 그러나 중간 수준의 세포막 손상은 막 재밀봉이 성공한 것처럼 보임에도 불구하고 며칠 후 세포를 노화 세포로 바꾼다. 암세포는 무제한으로 분열한다. 반대로 정상 세포는 세포 분열 능력이 제한되어 있다. 즉, 분열이 돌이킬 수 없게 중단되기 전까지 약 50회 정도가 소요되며, 세포는 세포 노화라고 알려진 상태에 들어간다.

노화 세포는 여전히 대사적으로 활동적이지만 젊고 건강한 세포와는 달리 근처 조직과 먼 기관 모두에서 면역 반응을 상향 조절하는 다양한 분비 단백질을 생성한다. 이 메커니즘은 상처 치유 촉진, 암 촉진, 노화 등 우리 몸에 유익한 변화와 해로운 변화를 모두 유도할 수 있다.

지난 10년 동안 인간을 포함한 동물의 신체에는 노화세포가 존재하며, 실험동물의 경우 노화세포를 제거하면 신체 기능을 젊어지게 할 수 있다는 수많은 연구 결과가 발표됐다. 그러나 인체에서 세포노화의 원인은 여전히 ​​논란의 여지가 있는 주제이다. 유전자 발현 프로파일과 생물정보학은 세포막 손상이 우리 몸의 노화 세포, 특히 손상된 조직 근처의 노화 세포의 기원을 설명한다.

세포 노화의 가장 잘 알려진 유도 인자는 반복적인 세포 분열이다. DNA 손상, 종양유전자 활성화 및 후성유전학적 변화와 같은 다른 많은 스트레스도 실험실 환경에서 세포 노화를 유도한다. 세포 연구 분야의 오랜 교리는 다양한 스트레스가 궁극적으로 DNA 손상 반응의 활성화를 통해 세포 노화를 유발한다는 것이다. 그러나 연구자들은 세포막 손상이 칼슘 이온과 종양 억제 유전자 p53과 관련된 다른 메커니즘을 통해 세포 노화를 유도한다는 사실을 발견했다. 이러한 연구 결과는 향후 건강한 장수를 위한 전략을 개발하는 데 도움이 될 수 있다.

참조:
Kojiro Suda, Yohsuke Moriyama, Nurhanani Razali, Yatzu Chiu, Yumiko Masukagami, Koutarou Nishimura, Hunter Barbee, Hiroshi Takase, Shinju Sugiyama, Yuta Yamazaki, Yoshikatsu Sato, Tetsuya Higashiyama, Yoshikazu Johmura, Makoto Nakanishi, Keiko Kono. Plasma membrane damage limits replicative lifespan in yeast and induces premature senescence in human fibroblasts. Nature Aging, 2024; DOI: 10.1038/s43587-024-00575-6