근육에서 만들어진 마이오카인의 신비한 작용..

지운이 2019. 2. 19. 11:46

근육에서 만들어진 마이오카인으로 난병을 치료한다

근육에서도 다양한 생리 활성물질이 분비된다고 하는데 이들 물질을 총칭하여 ‘마이오카인’(myokines)이라 한다. 현재까지 발견된 것만 30종 이상이라 한다. 물론 일부를 제외하고 어떤 일을 하는지 충분히 밝혀지진 않았다. 그만큼 미지의 영역이다. 하지만 연구가 진행된 물질 중에는 여러 가지 질병을 막는데 효과가 있다는 사실이 밝혀지고 있다.

골격근이 체중에서 차지하는 비중은 약 40~50%라고 한다. 종래에는 몸을 움직이기 위한 조직이라고만 생각해 왔으나, 호르몬을 생성한다는 것이 알려지며 주목을 받게 되었다. 우리몸의 40~50%를 차지하는 만큼 근육이 최대의 내분비기관이라 봐도 좋을지도 모를 일이다. 의사나 과학자들이 마이오카인에 주목하는 이유가 바로 여기에 있다.

<주요 마이오카인과 그 기능>

사이토카인	주요 기능
-myostatin，IL-6，IL-7，LIF，decorin	골격근의 발생・비대・손상으로부터 재생 제어
-BDNF，IL-6，adiponectin，irisin (fibronectin type III domain containing protein 5)	AMPK 의존성 지질대사, PGC-1α 활성화(？)
-IGF-1，FGF-2	인접 골조직의 강화
-FSTL-1(follistatin related protein 1)	혈관 내피기능의 조절
-CTRP-15	간장 오토파지의 제어
-IL-1RA，IL-10	염증제어(？)・IL-6 분비조절(？)(피드백)
-SPARC	화학 발암의 제어(？)
-CXC 케모카인(CXCL1/5)	근섬유 아세포의 유주(？)
-TNFα，IL-1β，CSF3	염증제어(？)

*永富良一, ミオカインと骨格筋のバイオロジー

운동을 통해 조절되는 마이오카인과 대사물은 내분비 효과를 갖는다. 마이오카인은 오토크린과 파라크린 효과 외에도 지방 조직, 간, 내장, 뇌, 췌장, 뼈, 각종 면역 세포, 종양 등에도 작용한다. 운동은 주로 마이오카인과 대사물의 방출을 자극한다(그림의 검은색 글자. BAIBA, β-아미노 이소부티르산 등). 다만 미오스타틴과 키뉴레나인의 경우는 규칙적인 운동 후에 감소된다고 한다(빨간색 글자). Hoffmann C 외(2017), Skeletal Muscle as an Endocrine Organ: The Role of Myokines in Exercise Adaptations)

위의 표 및 그림에서와 같이 다양한 마이오카인이 확인되고 그 기능에 대한 연구가 이루어지고 있다고 한다. 이들 마이오카인은 직접적으로 골격근의 기능성을 보호하고 그 운동능력을 향상시키는 역할을 한다. 각종 마이오카인이 에너지 대사, 증식, 혈관신생, 염증 과정, 세포 외 기질 등을 조절하는 역할을 함으로써 골격근의 적응 과정을 조절해 준다. 나아가 마이오카인은 인체 전반에 작용하여 체중 조절, 염증, 인슐린 민감성, 종양 성장 억제, 인지 기능 향상 등의 내분비 기능에도 관여한다.

현재 그 효용이 알려진 마이오카인을 몇가지 들자면, 'SPARC' 'IL-6' 'FGF-21' '아디포넥틴' '아이리신' 'IGF-1' 등이 있다. 이들 가운데는 하나의 질병 뿐만 아니라 여러 질병에 걸쳐 효과를 보이는 것도 있는데, 여기서는 위에 든 몇가지에 대해 그 효능을 중심으로 간략이 정리해 둔다.

가장 대표적인 호르몬 "SPARC"은 대장암의 암세포를 "자살(아포토시스)"시키는 작용이 있는 것으로 알려져 있다.

"원래 운동을 좋아하는 사람은 대장암에 잘 걸리지 않는다고 한다. 한편 SPARC가 대장암 억제인자라는 것은 알려져 있었지만, 근육에서 분비되는 것으로 판명되면서 운동과 SPARC 간의 밀접한 관계가 주목 받게 되었다."(大妻女子大学家政学部高波嘉一교수)

다음으로 "IL-6". 운동시 혈장내 IL-6의 수치가 100배까지 높아지기도 하는데, 이 호르몬은 인슐린 분비를 촉진시켜 체내의 당분을 가져가고 간에서 지방 분해를 촉진한다. 따라서 비만과 당뇨병을 억제하는 효능이 있다. 또한 항염증작용도 있어 면역기능 조절효과를 통해 노화, 심혈관질환, 암 등의 발생을 억제하며, 근 성장을 자극하고 혈관 신생에도 작용한다는 사실이 밝혀지고 있다.

"FGF-21'도 간에서 지방을 분해한다. 또한 지방세포에 작용하여 연소시키는 작용을 하는 것으로 보인다고 한다. 간경변으로 이어지게 되는 지방간을 개선하는 역할을 하는 마이오카인이다.

'아디포네틱'은 원래 지방세포 및 간에서 분비되는 것으로 알려져 있으며, 지질을 분해하는 작용이 있다. 이것은 당뇨병과 이상 지질에서 오는 동맥경화를 방지하는 효능이 있는데, 10년 전 근육에서도 분비되는 것으로 밝혀졌다. 또한 최근 연구에서 인슐린 감수성을 높이고, 항염증, 혈관 보호, 간에서의 당 생성 억제, 근육의 포도당 흡수 및 지방상의 산화 증가, 염증성 사이토카인 억제 및 항염증성 사이토카인의 증가, 내피세포의 기능 손상 억제 등의 기능이 있다고 한다.

운동생화학이 전공인 쓰쿠바대학 체육계의 征矢英昭교수는 말한다. "아직 동물실험 단계이지만, 마우스 휠 돌리기 운동에 의해 아디포넥틴이 뇌로 들어가 해마의 신경 신생을 촉진한다는 보고가 제출되었다. 스트레스와 우울증, 인지증이 되면 신경이 신생되지 않고 해마가 위축되어 버리는데, 운동을 함으로써 해마에 새로운 신경이 늘어날 가능성이 있다."

한편 하버드대학 연구팀은 "아이리신'을 주목하고 있다. 아이리신은 혈관을 타고 지방조직으로 이동해 백색지방을 갈색지방으로 바꿔 열 생성을 유도한다. 이른바 지방을 태운다는 의미이다. 또 동물실험이긴 하지만, 하버드 대학의 논문에서는 아이리신이 뇌에도 영향을 미친다고 한다. 자세한 것은 불명이지만, 근육에서 분비된 아이리신이 뇌에 들어가면 인지 기능을 개선하는 BDNF(brain-derived neurotrophic factor, 뇌유래 신경성장인자)의 발현에 효과가 있다는 것이다. 인지기능의 저하 가능성이 높아지는 노령인구에서도 근 기능 향상이 중요하다는 점을 시사해 준다.

"IGF-1"도 신경에 작용한다고 볼 수 있다. 이 호르몬은 원래 근육과 뼈의 성장 촉진에 필수적인 물질로 알려져 있었다. 하지만 이 물질이 신경세포를 만들어 시냅스의 결합, 심지어는 혈관신생을 촉진하는 것으로 밝혀졌다고 한다. 실제로 2010년 한 연구에서 IGF-1이 뇌 혈관을 통해 뇌신경에 작용하는 것으로 확인되었다.

"가벼운 운동에 의해 뇌신경이 활성화되면 신경에 가까운 혈관이 열리고 혈액에 의해 산소와 IGF-1이 실려 운반된다. 그 때, IGF-1은 산소와 함께 작은 혈관의 구멍을 통과하여 뇌에 유입된다. 그 결과, 신경의 활동을 강화하고 알츠하이머병의 원인물질 중 하나인 베타 아밀로이드를 감소시키는 효과가 있다"고 한다.

항염증작용에 의한 면역기능 조절, 지방분해 활성화, 조직 신생, 특히 뇌신경 활성화 등 다양한 작용으로 인체 생리를 활성화하는 등 폭넓게 작용하므로써, 각종 질병의 예방에 중요한 의미를 갖는다고 볼 수 있다.

이상에서와 같이 마이오카인은 여러 질병에 효과가 있음을 알 수 있는데, 물론 예외도 있다. '마이오스타틴'이라는 물질이 그것이다. "마이오스타틴은 근육의 성장을 억제하는 작용이 있는 것으로 알려져 있다. 실제로 마이오스타틴의 작용을 억제시킨 쥐가 근육이 빵빵해 졌다는 실험보고가 있고, 선천적으로 마이오스타틴이 적어서 어릴 때부터 근육질인 사람도 있다고 한다. 그러나 발상을 전환하고 이를 잘 제어하는 약물을 개발할 수 있다면, 노쇠한 노인이 걸을 수 있게 될지도 모른다"(도쿠시마 대학 첨단효소학연구소의 親泊政一교수)

현재 마이오카인 연구에 제약업체들도 참가하여 뜨거운 열기를 보이고 있지만, 불행히도 약으로 사용되는 것은 아직 없다. "예를 들어, IL-6가 신약으로 개발되기도 하였으나, 항체의약품처럼 비싼 약이 될 가능성도 있다."고 한다. 하지만 마이오카인은 스스로의 힘으로 몸 안에서 만들 수가 있다. 값 비싼 약물이 개발되기를 기다리는 것보다 싸게 스스로 늘리는 방법을 취하면 좋을 것이다.

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이처럼 근육에서 생성되는 마이오카인은 인체의 항상성 유지를 중심으로 인체생리에 중요한 역할을 함을 알 수 있다. 면역력 제고는 물론 지방의 분해에 작용하여 성인병 예방에도 효과가 있다. 또한 세포 활성을 높여 콜라겐 생성을 촉진함으로써 피부에 탄력성을 가져다 준다. 뿐만 아니라 뇌신경 활성화 작용으로 인지증 예방에 유효할 것이다. 또한 마이토카인은 암 증식 억제기전의 일부를 담당하는 것으로 이해되고 있으며, 특히 SPARC 등 일부는 암 증식 억제 효과가 있다고 한다. 따라서 운동을 통해 근력을 향상시켜 마이오카인 분비를 촉진토록 할 필요가 있다.

결론은 역시 운동이다. 노화에 따른 근육의 양과 힘, 기능이 약화되는 현상을 늦추기 위해서는 무엇보다 운동이 중요하다는 것이다.

마이오카인 분비 촉진을 주목할 경우, 일반적인 운동과는 좀 다른 방식을 권한다. 일정한 시간 매일매일 운동 하기 보다는 강도나 횟수를 달리 하는 불규칙한 운동, 근육의 반응에 충격이라 느껴질 정도의 상대적으로 좀 더 격한 운동, 그리고 운동 사이사이의 충분한 휴식 등이 강조되기도 한다. 특히 운동에서 핵심/코어 근육의 단련이 강조된다. 모두 마이오카인의 분비를 촉진하는데 맞춰진 방법들이다. 예를 들자면 왕복달리기와 같은 운동이 대표적이다. 이를 잘 감안하면 필요한 운동을 유추하여 실행할 수 있을 것이다. 한편 자전거 운동에 주목하기도 한다. 자전거타기는 다리를 포함한 전신운동이지만, 마이오카인 분비가 특히 많다고 하는 허벅지를 크게 움직이는 특징이 있기 때문일 것이다.

그렇다고 무조건 격한 운동을 해서도 곤란하다. 즉 충분한 몸풀기가 이루어지지 않으면 근 손상이나 심장에 무리를 초래할 수도 있으므로 스스로 가능한 범위의 운동을 잘 정의할 필요가 있다. 물론 식이요법도 필요할 것이다

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*참고자료

-週刊新潮/ 2017年7月6日

-노화예방을 위한 운동과 마이오카인(안나영 등)

-골격근세포에서 젖산과 마이오카인의 상관성(김수진 등)

-Beneficial effects of exercise - The role of myokines(최경묵)

-대사성 질환 및 심혈관질환에서 아디포넥틴의 역할 및 치료전략으로서의 유용성(양혜경 등)

-동아사이언스 등.

-*永富良一, ミオカインと骨格筋のバイオロジー

-Hoffmann C 외(2017), Skeletal Muscle as an Endocrine Organ: The Role of Myokines in Exercise Adaptations)

(*芝雲 씀)