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식품보존제 속 프로피온산(PPA) 과도하면 뇌 발달 저해한다
2020년 06월 11일 (목) 20:31:34 DGN webmaster@dgn.or.kr
- 한국뇌연구원 문지영 박사 연구팀, 국제 학술지 발표
- 장내 미생물 불균형에 의한 자폐증 유도기전 규명, 관련 치료에 활용 기대

□ 한국뇌연구원(KBRI, 원장 서판길)은 문지영 박사 연구팀이 장내 미생물 불균형에 의한 자폐증 유도기전을 밝혔다고 11일 밝혔다.

○ 연구결과는 국제 학술지 'Molecular Brain’ 6월호에 게재되었으며, 논문명과 저자는 다음과 같다.
* 논문명 : Propionic acid induces dendritic spine loss by MAPK/ERK signaling and dysregulation of autophagic flux
* 저자 : 최효선(제1저자), 김인식, 문지영*(교신저자*)

□ 장은 ‘제 2의 뇌’라고도 불리며, 장에서 흡수되는 물질이 혈관을 타고 몸의 반대편에 있는 뇌에도 영향을 준다는 '장-뇌 연결축(gut-brain axis)' 개념이 각광받으면서 최근 몇 년간 관련 연구가 활발하게 진행되고 있다.

□ 자폐아들이 종종 과민성대장증후군과 같은 위장문제를 겪는다는 점에 주목하여 자폐 또한 장내 미생물과 관계가 있을 것이라고 추측되어 왔지만, 정확한 상관관계는 아직 밝혀지지 않았다.

○ 한편, 최근 프로피온산(PPA)을 투여한 쥐가 자폐와 유사한 행동을 보인다는 연구결과가 보고되었다. 프로피온산(PPA)은 가공식품의 유통기한을 늘리는 데 사용되는 식품첨가물로, 우리가 매일 마시는 우유나 통조림 등에도 함유되어 있다.
□ 연구팀은 쥐의 배양 뉴런세포에 PPA를 투여하고 해마 신경세포 의 형태와 단백질 발현량을 관찰한 결과, 자가포식 작용이 제대로 되지 않아 수상세포 돌기의 개수가 줄어든 것을 발견했다.

○ 자가포식은 세포 내 불필요한 단백질과 세포소기관 등을 스스로 분해하는 자정작용인데, PPA를 투여하면 자가포식체가 리소좀*과 결합하는 과정이 제대로 이루어지지 않아 노폐물이 축적되고, 시냅스 형성에 중요한 수상돌기 가시*가 줄어들면서 아동기에 필수적인 뇌 발달이 더뎌지는 것이다.
※ 리소좀(lysosome) : 세포내로 들어온 물질들을 분해하는 세포소기관
※ 수상돌기 가시(dendritic spine) : 신경세포 수상돌기 표면에 작게 돌출된 구조

□ 또한, PPA를 투여한 세포에서 세포외 신호조절 키나아제*(ERK) 경로가 과도하게 활성화된 것을 발견했다. 이에, ERK를 저해하는 효소를 넣었더니 줄어든 수상돌기 가시의 개수가 다시 회복되는 것을 확인하였다.
※ 키나아제(kinase) : ATP의 말단 인산기를 다른 물질로 전달하는 인산화 효소

□ 본 연구는 식품첨가물로 흔히 쓰이는 프로피온산(PPA)이 과도한 경우 자폐증을 유도할 수 있는 가능성을 밝힘으로써, 장내 세균의 대사물이 신경세포에 미치는 영향을 밝혔다는 데 의의가 있다.

□ 이번 연구를 이끈 문지영 책임연구원과 최효선 학생연구원은 “장내 미생물이 뇌에 미치는 여러가지 영향 중 하나를 밝혀낸 것”이라며, “프로피온산(PPA)이 뇌질환을 유도하는 매커니즘을 지속적으로 연구하여, 향후 관련 질환의 치료에 응용할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.


□ 본 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 한국뇌연구원 기관고유사업(20-BR-04-01), 한국연구재단(2019R1A2C1010634) 과제의 도움으로 수행되었다.
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