노화된 뇌를 젊어지게 하는 혈액인자를 확인

젊음의 추구를 위해 지금까지 젊은이의 피를 수혈하는 연구나 항노화 호르몬 '클로토(klotho)'를 동물에 주사하는 실험 등이 이루어져 왔습니다. 이러한 젊어짐에 관한 수많은 연구에 공통되는 인자의 특정으로 이어지는 3개의 논문이 2023년 8월 16일자의 Nature, Nature Aging, Nature Communications에서 발표되었습니다.

Platelet factors are induced by longevity factor klotho and enhance cognition in young and aging mice | Nature Aging
https://doi.org/10.1038/s43587-023-00468-0

Platelet-derived exerkine CXCL4/platelet factor 4 rejuvenates hippocampal neurogenesis and restores cognitive function in aged mice | Nature Communications
https://doi.org/10.1038/s41467-023-39873-9

A Secret in the Blood: How PF4 Restores Youth to Old Brains | UC San Francisco
https://www.ucsf.edu/news/2023/08/425981/secret-blood-how-pf4-restores-youth-old-brains

A Secret in the Blood: How PF4 Restores Youth to Old Brains

"젊은 혈액, 클로토, 그리고 운동은 뇌의 기능을 개선한다"고 캘리포니아대학 샌프란시스코교 바카르 노화 연구소의 부소장인 솔 빌레다 씨는 말했습니다.

젊은 마우스의 혈액으로 늙은 마우스의 능력을 회복시키는 연구를 하던 빌레다 씨 팀은 출혈했을 때에 혈액을 응고시키는 기능을 가지는 혈소판 제4인자(PF4)가 뇌의 기능을 회복시킨다는 것을 찾아냈습니다.

게다가 빌레다 씨와는 다른 접근법으로 노화연구에 임하고 있던 두 팀도 마찬가지로 PF4에 도달했기 때문에 연구자들은 다른 각도에서 PF4에 초점을 맞춘 3개의 연구결과를 동시에 공개하기로 결정했습니다.

◆젊은 피
2014년, 빌레다씨는 젊은 마우스의 혈액으로부터 적혈구를 제외한 혈장이 연로한 마우스의 뇌 기능을 회복시키는 것을 발견했습니다. 그 후도 연구를 계속했던 빌레다 씨는 젊은 혈액의 혈장에는 늙은 혈액보다 많은 PF4가 포함된다는 사실을 밝혀냅니다.

그래서 연구팀이 PF4만을 노령의 마우스에 투여한 결과, 젊은 마우스의 혈장을 주사했을 때와 거의 같은 효과가 발휘되었고 노령의 마우스는 학습력이나 기억력을 묻는 테스트에서 우수한 성적을 거두었습니다. 연구팀은 PF4가 노화된 면역체계를 개선시키고 그것이 뇌의 염증을 억제함으로써 인지기능을 회복시키는 것으로 추측했습니다.

빌레다 씨는 “PF4는 면역계를 젊어지게 합니다. 우리는 인간으로 치면 70대에 해당하는 생후 22개월의 마우스를 PF4로 능력을 30대 후반부터 40대 전반까지 젊어지게 했습니다”라고 설명했습니다.

◆클로토
클로토는 그리스 신화에 등장하는 운명의 세 여신 중 하나인 클로토의 이름을 따서 명명된 호르몬입니다.

캘리포니아대학의 데나 듀발 씨는 이전에 '클로토'를 주사함으로써 나이가 든 원숭이의 뇌가 활성화되었음을 보고했지만, 클로토 자체는 혈액뇌장벽을 돌파하지 않기 때문에 왜 뇌가 젊어지는지 확실하지 않았습니다.

그래서 연구팀이 주목한 것이 혈액 중에 포함되는 요인입니다. 클로토를 투여하여 인지기능이 향상된 마우스의 혈액을 분석한 듀발 씨는 클로토에 의해 혈액에 포함된 혈소판이 활성화되어 이에 따라 혈소판에서 PF4가 방출되는 것을 확인했습니다.

듀발 씨가 PF4를 마우스에 투여하는 실험을 실시한 결과, 늙은 마우스와 젊은 마우스 모두 학습력과 기억력이 향상되는 등 PF4는 젊은 뇌의 인지기능의 개선에도 도움이 될 가능성 보였습니다. 듀발 씨는 또한 PF4가 결손된 마우스도 클로토로 인지력이 향상되는 것을 확인했는데 이는 PF4 이외에도 인지기능을 개선시키는 요인이 존재하고 있을 가능성을 나타낸다고 합니다.

클로토가 PF4의 증가를 통해 뇌의 기능을 회복시키는 메커니즘이 규명된 것 외에도 인지기능의 개선으로 이어지는 미발견 인자의 존재도 시사되었기 때문에 듀발 씨는 “이상적으로는 생물의학의 가장 큰 문제 중 하나인 인지기능장애에 부작용은 최소한으로, 효과가 최대한이 되는 치료법을 여러 개 준비할 수 있도록 하는 것”이라고 보았습니다.

◆운동
운동이 심신의 건강에 좋다는 것은 잘 알려져 있는데, 호주 퀸즐랜드 뇌연구소의 타라 워커씨 연구팀은 새로운 연구에서 운동으로 마우스의 혈액 중에 PF4가 방출되고 이것이 뇌세포의 신생을 촉진시켜 인지력을 개선시키는 것을 발견했습니다.

PF4는 운동에 의해 방출되는 정보전달 물질의 일종으로도 알려져 있습니다. 이전의 연구에서 운동의 인지기능 개선에도 관여하고 있는 것이 판명되었는데 이번 연구에서는 PF4를 홀로 투입하는 것으로 운동에 필적하는 인지기능 개선 효과가 확인되면서 이 메카니즘에는 혈소판 유래의 CXCL4인 PF4가 관여하고 있는 것이 확인되었습니다.

이 성과에 대해 워커 씨는 “건강이나 운동능력에 문제가 있는 사람이나 노인은 운동을 할 수 없기 때문에 약리학적 개입은 중요한 연구분야입니다. 우리는 이번에 혈소판을 표적으로 한 치료로 신경신생을 촉진하고 인지기능을 강화시켜 노화에 따른 인지기능 저하에 대항할 수 있음을 확인했고 부족하지만 운동을 할 수 없는 사람의 인지기능 개선에 도움이 될 가능성이 있습니다”라고 설명했습니다.