비즈니스 기회
미토콘드리아는 중추신경계 손상에 대한 면역반응을 지원한다
치료되지 않은 10주 큐프리존 및 6주 회복 RISP-cHET 및 RISP-cKO 마우스에서 채취한 핵(DAPI, 파란색), 미엘린(항-PLP, 녹색) 및 미세아교세포(항-RFP, 빨간색)에 대한 염색이 있는 코퍼스 캘로섬의 공초점 이미지. 사진 제공: Navdeep Chandel, PhD. 노스웨스턴 대학교
노스웨스턴 메디슨의 과학자들은 미토콘드리아가 중추 신경계에서 특화된 면역 세포의 증식에 필요하지 않지만, 그 세포가 탈수초화 손상에 반응하는 데 도움이 된다는 것을 발견했다고 네이처 메타볼리즘(Nature Metabolism)에 발표된 연구에서 밝혔습니다.
"우리가 알고 있는 미세아교세포(microglia)는 정상적인 노화 및 알츠하이머병을 포함한 많은 신경 질환과 관련이 있습니다. 사람들은 미토콘드리아가 이 모든 질병과 관련이 있다고 생각합니다. 그래서, 우리는 미토콘드리아와 미세아교세포가 어떤 식으로든 역할을 하고 있는지 물었고, 놀랍게도 탈수초화 질환 이외에는 대체로 없습니다." 라고 Navdeep Chandel, Ph.D., David W. Cugell, MD가 말했습니다.
미세아교세포는 적절한 뇌 발달과 유지를 지원하는 조직에 상주하는 면역 세포입니다. 미세아교세포 기능 장애는 알츠하이머병에 기여하는 것으로 알려져 있으며, 이는 미세아교세포 기능이 중추신경계 질환을 치료하기 위한 가능한 치료 표적이 될 수 있음을 시사합니다. 미세아교세포는 또한 중추신경계의 탈수초성 손상 후 회복을 촉진하는 면역 반응을 유도합니다.
미세아교세포 기능은 또한 미토콘드리아 기능, 특히 미토콘드리아 호흡 사슬과 관련이 있으며, 이는 Chandel 실험실에서 이전에 다른 면역 반응을 지원한다는 것을 입증한 내부 미토콘드리아 막 내에서 발견되는 단백질 복합체입니다. 그러나 미토콘드리아 호흡 사슬이 미세아교세포의 기능과 증식에 필요한지 여부는 아직 밝혀지지 않았습니다.
네이처(Nature)에 발표된 샹델 연구소의 이전 연구에 따르면 미토콘드리아 내막에 있는 5개의 단백질 복합체 중 하나인 미토콘드리아 복합체 III이 없으면 암세포가 증식하지 않는 것으로 나타났습니다. 이는 미토콘드리아 기능 장애가 암 성장을 저해한다는 것을 입증했습니다.
현재 연구에서 연구자들은 미세아교세포의 호흡 사슬이 미세아교세포의 생존과 증식에 필수적인지 확인하기 위해 성인 마우스의 미세아교세포에서 미토콘드리아 복합체 III 서브유닛 Uqcrfs1을 삭제했습니다. 놀랍게도, 그들은 그렇지 않다는 것을 알았습니다.
"우리가 발견한 무슨은, 우리의 놀람에, 미토콘드리아 복합체 III가 없는 성숙한 쥐 microglia에서, 그들은 잘 증식합니다," Chandel는 말했습니다. "그래서, 그것은 미세아교세포가 상당히 다르고, 생체 에너지적으로 매우 왕성하며, 해당과정으로 살 수 있다는 것을 시사합니다."
공간 학습 및 기억력 테스트인 반스 미로(Barnes maze)를 통한 후속 행동 분석에서 미토콘드리아 호흡 사슬 기능의 손실이 성인 마우스의 공간 학습 및 기억력 저하를 유발하기에 충분하지 않다는 사실이 밝혀졌습니다.
다음으로, 연구자들은 가족성 알츠하이머병(5xFAD)의 마우스 모델을 사용하여 아밀로이드-베타 플라크 침착을 연구했습니다. 아밀로이드 베타 플라크는 뇌의 정상적인 세포 기능을 방해하고 알츠하이머병의 인지 기능 저하에 기여하는 것으로 생각됩니다.
Chandel Lab 팀은 놀랍게도 미토콘드리아 복합체 III 결핍 미세아교세포가 있는 쥐에서 해마 아밀로이드-베타 플라크 침착이 감소하고 미세아교세포와 아밀로이드-베타 플라크 사이의 상호 작용이 증가했음을 발견했습니다. 그러나 미토콘드리아 복합체 III 결핍 미세아교세포를 가진 5xFAD 마우스에서 인지 저하의 가속화는 발견하지 못했습니다.
"이것은 미세아교세포에 있는 미토콘드리아 호흡 사슬이 아밀로이드 beta 플라크 침적에 방어적인 반응을 위해 요구되지 않았다는 것을 나타냈습니다." 라고 Chandel은 말했습니다.
그러나 그들은 미세아교세포 미토콘드리아 호흡 사슬 기능이 탈수초화 손상 후 회복에 필요하다는 것을 발견했습니다. 과학자들은 다발성 경화증과 유사한 특성을 가진 탈수초화 패턴을 유발하는 구리 킬레이트제인 큐프리존이 함유된 차우를 사용하여 생쥐에서 탈수초화를 유도했습니다.
큐프리존이 제거되었을 때, 미세아교세포는 중추신경계의 축삭돌기를 재수초화하여 정상적인 신경 기능을 회복하는 데 중요한 역할을 했습니다.
"그것은 당신이 당신의 microglia에 있는 기능적인 미토콘드리아가 없는 경우에 대량으로 손상됩니다."라고 연구저자 Joshua Stoolman는 말했습니다.
이 연구 결과는 성인 중추 신경계의 뚜렷한 미세아교세포 반응에 미토콘드리아 호흡 사슬 기능이 필요하다는 것을 시사한다고 연구진은 밝혔습니다.
이상의 기사는 2024년 7월 26일 MedicalXpress에 게재된 “Mitochondria support immune response to central nervous system injuries, scientists discover”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Mitochondria support immune response to central nervous system injuries, scientists discover (medicalxpress.com)
* 추가정보 출처 : Mitochondrial respiration in microglia is essential for response to demyelinating injury but not proliferation | Nature Metabolism