치매, 알츠하이머 병과 텔로미어 길이

 

안녕하세요. 텔로머라제의 모든 것을 알려드리는 텔로머라제 홍보대사입니다.

 

 

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텔로미어란?

염색체 끝 부분에 붙어있는 반복 염기서열로,

염색체의 손상을 막아주는 역할을 함

 

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텔로머라제란?

텔로미어가 손상되면 복구, 생성해주는 효소

노화를 방지하는 효소

 

 

이번 포스트에서는 치매를 일으키는 가장 흔한 퇴행성 뇌질환인 '알츠하이머병' 과 텔로미어 길이와의 상관관계에 대해 설명드리겠습니다. 알츠하이머 병은 환자 뿐 아니라 환자 가족들에게도 매우 힘든 병인데요. 그래서 현재 세계 다양한 기업들에서 알츠하이머 병을 치료하는 신약을 개발하기 위해 연구를 진행하고 있습니다.

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그런데 이 알츠하이머 병과 텔로미어 길이에 상관관계가 있다는 논문들이 많이 있어 소개해드리려 합니다. 논문 소개에 앞서, 우선 텔로미어(Telomere)가 무엇인지 간단하게 설명드리겠습니다.

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● 텔로미어(Telomere)

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텔로미어(Telomere)는 DNA 양쪽 끝에 붙어있는 구조로, DNA가 손상되고 짧아지는 것을 방지하는 역할을 합니다. 우리는 생명을 유지하기 위해 살면서 세포분열을 계속해서 진행하는데요. 세포분열이 진행될 때마다 DNA 끝부분, 즉 텔로미어는 손상되며 점점 짧아집니다. 계속 짧아지다가 세포가 더 이상 분열할 수 없을정도로 짧아지면, 세포분열을 더 이상 진행하지 못하고 노화가 시작되는 것이죠.

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즉 텔로미어 길이는 우리 몸의 건강 지표라고 할 수 있습니다. 여기까지 이해하셨으면 논문을 이해하는데 어려움이 없을 것 같으니 논문 내용을 설명드리겠습니다.

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● 짧은 텔로미어 길이 -> 알츠하이머 병 유발!?

​이전의 많은 연구들에서는 백혈구의 짧은 텔로미어 길이가 치매와 죽음에 연관되어 있다는 것을 밝혔습니다. 특히, 짧은 텔로미어 길이가 여성의 치매 초기에 영향을 준다고 하는데요. 치매 뿐 아니라 다른 노화성 질환에도 텔로미어 길이가 관련되어 있다고 합니다. 

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이 논문에서는 이전의 연구들을 더 뒷받침하기 위해 진행되었다고 하는데요. 86명의 알츠하이머 병 환자들과 79명의 건강한 사람들, 총 165명이 실험에 참여했다고 합니다. 

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위 표는 참가한 사람들을 분류한 것입니다. NCs라고 표기된 것은 건강한 사람들(Normal Control)을 뜻하는 것이고, AD(Alzheimer`s Diseases)는 치매 환자들을 나타낸 것입니다. 표를 보면 아시겠지만, 두 개 그룹에서 성별과 텔로미어 길이의 분포는 거의 비슷하다는 것을 알 수 있습니다.

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또한, 텔로미어 길이와 성별 사이의 관계, 그리고 알츠하이머 병과 관계있다고 하는 'ApoE4 단백질'의 운반체(carrier) 유무 역시 거의 차이가 없는 것을 알 수 있는데요. 즉, 이 표만 분석했을 때는 텔로미어 길이가 알츠하이머 병과 아무런 관계가 없다고 해석할 수 있습니다. 

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위 그림에서 볼 수 있듯이, 건강한 사람들에서는 나이가 드는 것과 텔로미어 길이 사이의 상관관계가 없습니다. 하지만 알츠하이며 병을 갖는 사람들은 나이가 들면서 텔로미어 길이가 짧아지는데요. 즉, 알츠하이머 병을 갖는 사람들에게 나이와 텔로미어 길이 사이에는 상관관계가 있는 것이죠.

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또한 여성에서는 알츠하이머 병 투병기간과 텔로미어 길이 사이에 명확한 상관관계가 확인되었습니다. 위 그림에서 보면 확인할 수 있듯이, Disease duration(투병 기간)이 길수록 텔로미어가 확연히 짧아지는 것을 볼 수 있습니다.

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또한, 텔로미어 길이와 MMSE 점수 사이에도 상관관계가 있는데요. 남성의 경우, MMSE점수가 높을 수록 텔로미어 길이가 짧아지는 것을 확인할 수 있습니다.

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MMSE란, 치매인지 아닌지 판별하는 '간이치매검사' 방법입니다. 

0-9점은 Severe, 10-19점은 moderate, 20-26점은 mild, 26-30점은 건강한 사람이라고 하는데요. 즉, 알츠하이머 병이 심하게 걸린 사람일 수록 텔로미어 길이가 긴 것을 볼 수 있습니다. 

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또한 ApoE4 carrier의 경우에도 앞의 남성과 마찬가지로 MMSE 점수와 텔로미어 길이 사이에 상관관계가 있습니다. 위 사진에서 볼 수 있듯이, MMSE점수가 높을수록 텔로미어 길이가 짧은 것을 확인할 수 있습니다. 

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이 논문과 이전의 논문에서는 텔로미어 길이 축소가 알츠하이머 발병과 인지 장애, 공간기억 손상에 방어적 역할을 한다는 결론이 났습니다. 하지만 다른 연구들에서는 이 결과와는 '반대로' 텔로미어 길이 축소가 알츠하이머 병 발병을 높이고 인지장애를 유발한다는 결과가 나왔는데요. 이는 아직도 텔로미어 길이와 뇌 장애 사이의 관계에 대한 연구가 더 필요하다는 것을 시사합니다.

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저는 텔로미어 길이가 긴 것이 노화관련 질환과 뇌 건강에 좋다고 생각합니다. 그래서 식단과 운동을 통해 텔로미어 길이를 길게 유지하는 것이 장수하는데 도움이 될 것이라고 생각하는데요. 우리 몸에는 짧아지는 텔로미어 길이를 유지, 복구시켜주는 마법같은 효소가 존재합니다. 그것은 바로 텔로머라제(Telomerase)입니다. 

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● 텔로머라제(Telomerase)

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텔로머라제의 구조와 역할 (The Nobel Committee for Physiology or Medicine 2009 (Illustration : Annika Rohl))

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'텔로머라제(Telomerase)'는 텔로미어 길이를 유지시켜주는 우리 몸 속에 있는 효소입니다. 하지만 대부분의 체세포에서는 발현이 되지 않고 줄기세포, 배아세포 등에서만 발현한다고 하는데요. 그렇다면 텔로머라제는 어떤 기전으로 텔로미어 길이를 유지시켜 주는 것 일까요?

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텔로머라제는 RNA와 catalytic subunit(쉽게 말하면 효소부위)로 이뤄져있습니다. 여기서 텔로머라제를 이루는 RNA를 TERC라고 하며, 효소부위를 TERT라고 하는데요. TERT는 Telomerase reverse transcriptase의 약자로, 텔로머라제 역전사효소를 뜻합니다. 

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텔로머라제 역전사효소의 기전에 대해 이전에 자세히 다룬 포스트가 있으니, 맨 밑에 링크 달아두겠습니다. 여기서는 간단하게만 설명드리겠습니다.

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텔로머레이즈는 텔로미어 염기 서열과 상보결합을 갖는 RNA template를 가지고 있어, 텔로미어의 길이를 길게 해줍니다. 여기서 염기상보결합이란, A(Adenine)는 T(Thymine)과 결합하고, G(Guanine)는 C(Cytosine)와 결합하는 것을 말합니다.(A-T, G-C 결합) 

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만일 텔로머라제 효소의 활성화정도가 높으면 텔로미어의 길이는 거의 짧아지지 않고, 활성화정도가 낮으면 텔로미어의 손상이 보호되지 않아 텔로미어의 길이가 빠르게 짧아집니다. 즉, 노화가 빠르게 진행됩니다. 그래서 텔로머라제 효소의 활성화 정도는 우리 생명건강에 매우 중요하다고 할 수 있습니다.

 

 

● 마무리

텔로미어 길이 감소(Telomere shortening)는 알츠하이머 병과 그 외의 인지장애, 공간기억 등에 관여한다고 합니다. 또한 암, 심혈관 질환, 폐 섬유증 등에도 관여한다고 하는데요.

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그렇다면, 텔로미어 길이 감소를 막아주는 텔로머라제가 이러한 병들을 치료해 줄 수 있는 치료제가 될 수 있지 않을까요? 머지않아 알츠하이머 병을 비롯한 노화 관련 질환을 치료해주는 신약이 나오기를 기대해봅니다.

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이번 포스트에서는 텔로미어와 알츠하이머 병의 관계에 대해 알아보았습니다. 최근 텔로미어 길이를 유지해주는 텔로머라제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다고 하는데요. 앞으로 텔로머라제가 관여하는 다양한 질병들에 대해 꾸준히 포스트 할 예정이니 블로그에 자주 들러 관련 논문 내용들을 많이 알아가셨으면 좋겠습니다.

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글 마지막 부분에 관련 논문 보실 수 있게 링크 걸어두었으니 더 관심있으시면 한번 보시는 것을 추천드립니다. 

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*논문 출처

​논문 : Zhan, Y., Song, C., Karlsson, R., Tillander, A., Reynolds, C. A., Pedersen, N. L., & Hägg, S. (2015). Telomere length shortening and alzheimer disease—a Mendelian randomization study. JAMA Neurology, 72(10), 1202. https://doi.org/10.1001/jamaneurol.2015.1513

 

 

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