근육에서 만들어진 마이오카인, IL-6

근육에서 만들어진 마이오카인, IL-6

 

앞서 다른 글에 근육에서 분비되는 신비한 물질이라 하여 '마이오카인'에 대해 소개한 바 있다.

 

마이오카인은 근육(myo-)에서 생성되는 사이토카인이라하여 마이오카인(myokines)이라 불린다.

 

먼저 사이토카인이란 무엇이고 어떤 일을 하는 것일까. 사전적 의미로는, 사이토카인이란 세포 간의 정보 전달 물질로, 조혈 염증 면역 세포의 증식과 사멸 등과 관련하여 중요한 역할을 한다. 사이토카인은 여러 세포에 의해 생산되는 분자량 수백만인 가용성 단백질의 총칭이다. 그 대부분은 일과성으로 생성되며 극히 미량으로 생리 활성을 갖는다.

림프구가 생성하는 생리 활성 물질(호르몬도 생리 활성 물질이다)이 처음 발견되어 리호카인라고 명명되었다. 이어 단핵구 / 대식세포가 생성하는 생리 활성 물질이 발견되어 모노카인라고 명명했다. 그 후, 섬유 아세포와 내피세포, 상피세포를 비롯해 비 혈액세포에서도 같은 생리 활성 물질을 생성하는 것으로 밝혀져 현재는 이 모두를 묶어 사이토카인이라 부른다.

사이토카인에는 많은 종류가 있어 다양한 이름이 있다. 게다가 각각의 사이토카인이 다양한 작용을 나타내는 한편, 여러 사이토카인이 같은 작용을 중복하여 발휘하기도 한다. 또한 사이토카인 끼리는 시너지 또는 길항적으로 작용하거나 다른 사이토카인의 생성을 촉진 또는 억제하는 등 복잡한 네트워크를 형성하고 있다. 따라서 혼란스럽기도 하지만 그 작용에 따라 개략적으로 분류해 볼 수 있다.

1) 염증과 면역 반응의 조절 : IL, IFN, 케모카인 등
2) 아포토시스 유도 : TNF 등

　※ 아포토시스는 개체를 더 좋은 상태로 유지하기 위해 적극적으로 관리 · 조절된 세포 사멸
3) 조혈 인자 : GM-CSF, G-CSF, M-CSF, IL 등
4) 성장 인자 : EGF, NGF, PDGF, TGF 등

 

*용어 참조

  IL Interleukin 인터루킨

  IFN Interferon 인터페론

  TNF Tumor necrosis factor 종양괴사인자

  CSF Colony stimulating factor 콜르니자극인자

  GF Growth factor 성장인자

  EGF Epidermal growth factor 상피성장인자

  FGF Fibroblast growth factor 섬유아세포성장인자

  IGF Insulin like growth factor 인슐린유사성장인자

  NGF Nerve growth factor 신경성장인자

  PDGF Platelet derived growth factor 혈소판유래성장인자

  TGF Transforming growth factor 트랜스포밍성장인자

 *인터루킨(IL)은 백혈구 사이의 정보 전달을 담당하는 사이토카인으로 매우 다양한 작용을 나타내는데, 많은 염증과 면역 반응의 조절에 관여한다. 또한 일부는 조혈인자에 속한다.

 

 

화학 전달 물질에 의한 세포 간 정보 전달의 양식으로는

① 화학 전달물질이 그것을 생성한 세포 자신에 작용하는 자기 분비(Autocrine)

② 주변의 세포에 작용하는 주변분비 (Paracrine)

③ 혈류를 타고 먼 세포에 작용하는 내분비 (Endocrine)

등이 있다.

 

 

 

이들 가운데 호르몬의 전달 양식은 ③에 해당된다. 이에 대해 주로 ①과 ②의 양식으로 전달되고, 생성된 국소부에서 주로 그 효과를 발휘하는 화학 전달물질을 사이토카인이라 부른다.

 

정리하면 리호카인, 모노카인이 태어난 이후 그 범위가 넓어졌고 총칭하여 사이토카인이라고 불리게 되었다. 

 

한편, 근육에서도 생리 활성물질(사이토카인)이 분비된다는 것이 확인되었다. 이 역시 사이토카인의 일종인데, 생성되는 장소가 근육이어서 사이토카인이 아닌 마이오카인이라 명명한 것 같다. 이런 맥락에서 '근육도 내분비 기관이다'라는 의견까지도 제기되고 있다.

 

이미 다른 글에서 근육에서 만들어지는 사이토카인(마이오카인)에 대해 정리한 바 있는데, 여기서는 그 가운데 IL-6에 대해서 알아 본다.

 

 

인터루킨-6(IL-6)의 역할과 운동

 

중증 장애인도 열심히 운동을 하면 좋아지고, 오랜 입원으로 약해진 경우에도 운동요법을 통해 점점 건강해진다는 경험적 사실로부터 그 이유를 찾기위한 노력이 오래 이어져 왔다. 운동으로 골격근에서 뭔가의 호르몬이 분비될 것이라는 가정은 존재했지만, 그 물질이 무엇인지는 알 수 없었다. 

 

처음에는 프로스타글란딘이 그 호르몬이라는 가설이 제기되기도 하였다. 그러다가 코펜하겐 의대 Dr. Bente Klarlund Pedersen이 처음으로 근육에서 IL-6가 생성된다는 것을 발견하고 마이오카인라고 명명하였다. 그 후 많은 연구가 이루어지며 반응도 뜨거웠다.

 

2000년 Pederson에 의해 실시된 실험에서, 한쪽 다리에서 5시간 운동을 시킨 다음 운동한 다리와 운동하지 않은 다리 모두에서 정맥혈을 채혈하여 IL-6의 농도 차이를 비교한 결과 운동한 쪽의 다리에서만 IL- 6가 증가한 것으로 나타났다고 한다. 근육과 관련해서는 운동 후 IL-6의 mRNA(메신저 RNA) 발현이 확인되어 근육에서 직접 IL-6를 생성된다는 것이 증명되었다. 

 

나아가 그는 IL-6 등의 마이오카인이 근 수축의 효과에 연관된다는 점에서, '작동인자'(work factor), '운동인자'(exercise)라고 불렀다. 또한 앞에서 언급한 것처럼 사이토카인은 사이토카인을 방출한 세포 자신이나 그 주변 세포에 작용한다고 알려져 왔지만, Pederson는 마이오카인은 호르몬과 마찬가지로 "혈류로 들어가 원격 장기에도 작용한다고 주장하고 있다.

 

 

 

근 수축으로 분비되는 IL-6는 근 세포의 증식과 근관 형성을 자극하여 근육의 재생과 성장에 긍정적인 역할을 미친다. 또 한 IL-6는 근육 및 말초조직의 에너지대사에도 긍적적인 영향을 미친다고 한다.

 

 

또한 IL-6가 어떠한 작용을 하는지에 대한 논의도 제기되었다. IL-6가 염증 반응과 관련하여 염증을 일으키는 "bad guy"인지, 아니면 염증을 억제하는 "Good guy"인지에 대한 논의가 이루어졌다. 왜냐하면 IL-6가 근 손상, 즉 염증반응과 연관이 있다고 이해되어 왔을 뿐 아니라, 당뇨병이나 대사증후군에서 IL-6가 증가하는 것으로 나타났기 때문이다. 종래 IL-6는 염증성 사이토카인으로 분류되어 왔던 것이다. 

 

이에 대해 Pederson는 염증성 사이토카인의 주된 원인은 TNF-α라고 설명하였다.

그는 비만과 불활동이  TNF-α의 수준을 높이는 주범이며, 이는 고혈압과도 밀접한 연관이 있으며, 이 높은 수준의 TNF-α가 지질이상, 고혈당, 인슐인 저항성 등의 문제를 유발하는데 관여한다고 지적한다. 이에 대해 IL-6는 이를 억제하려는 소방관과도 같은 역할을 한다고 지적한다. 

 

운동을 하면 TNF-α와 같은 염증성 물질을 늘리지 않고 근육에서 직접 IL-6를 생성한다는 점이 중요하다. 그리고 이 IL-6가 근의 재생과 성장에 관여하며, 나아가 에너지대사의 조절에 관여하는가 하면 면역계에도 작용하여 각종 대사증후군 질환을 제어하는 효과를 발휘하는 것으로 이해된다. IL-6를 주입하면 포도당 농도가 감소하고 인슐린 분비가 감소한다는 연구결과를 볼 수 있고, 라트를 대상으로 한 연구에서는 항 종양 효과도 확인되었다고 한다. 이처럼 IL-6는 근에 대한 직접적인 긍정적인 작용 뿐만 아니라, 비만, 고혈압, 고혈당, 고지질증 등 대사증후군과 당뇨병, 심근경색, 뇌졸증 등의 개선과 종양의 억제에도 효과적으로 작용한다고 한다. 

 

일본의 田島교수는 정상인의 상지 운동의 실험에서는 20분만에 IL-6가 증가하는 것이 확인되었다고 한다. 최근에는 전기자극에 의한 근 수축으로도 IL-6가 분비되는 것이 확인되었다고 한다. 즉 IL-6는 근 수축을 트리거로 하여 골격근 세포에서 분비되는 만큼, 운동의 중요성을 거듭 확인할 수 있다.

 

田島교수는 운동을 통해 생성되는 IL-6의 효과에 대해 다음과 같이 설명한다.

 

"운동을 하면, 당뇨병이 좋아지고 고지혈증이 좋아지고 고혈압도 좋아지게 되는데, 무언가 신비한 약물이라도 작동하는 듯 하지만 그에 대해 충분히 설명이 없어 석연치 않았었다. 운동을 하여 근육이 수축되는 자극이 가해지면 IL-6를 생성하는 메신저(mRNA)로 발현되는데, 그 메카니즘이 밝혀지게 되었다. 그것은 예를 들어 지방 세포에서 지방의 분해를 촉진하고, 또한 간장에 가서 당 대사를 촉진하며, 혈관 내피세포도 신생하는 것 같다."

 

이상과 같이 당뇨병, 만성폐색성폐질환, 심부전, 고혈압, 고지혈증, 뇌혈관질환, 흉복부 수술후, 기타 각종 정형외과 수술후 등 다수의 질환에서 운동이 권장되는 이유를 확인할 수 있다. 田島교수가 일하는 병원(和歌山県立医科大学)에서는 보다 적극적인 운동을 재활에 채용하고 있다고 한다. "Intensive Exercise and Mobilization"이라 하여 "iE-Move"로 불린다. 상당히 격렬한 운동을 강조하고 있음을 느낄 수 있다.

 

 

*IL-6란?

IL-6는 1986년 오사카대학의 교수 岸本忠三박사의 연구팀이 발견한 물질이다. 면역세포가 방출하는 물질로, 다른 면역세포를 활성화하는 작용이 있는 것으로 밝혀졌다. 그 후, 관절염 등 면역의 과잉 활성화에 의해 유발된 질병의 원인 물질 중 하나라는 것도 밝혀졌다. IL-6는 세균 등의 외부의 적을 격퇴하는 역할을 하는 면역세포를 어떤 원인에 의해 비정상적으로 활성화시켜 질병을 야기하기도 하는 물질이다. 1990년대 이후, IL-6에 면역 기능을 억제하는 작용도 있는 것으로 잇따라 보고 되었고, 같은 물질이 면역의 촉진과 억제라는 양극단의 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

 

 

*블로그의 다른글 참조

-근육에서 만들어진 마이오카인의 신비한 작용

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