한연구진, 운동효과 내는 단백질 세계최초 규명

운동은 뇌세포를 활성화하고 인지 기능을 끌어올리는 효과적인 방법이지만, 노화나 질환으로 거동이 불편한 이들에게는 실천이 쉽지 않다. 국내 연구진이 운동하지 않고도 뇌를 젊게 유지하는 원리를 세계 최초로 규명해 신약 개발의 발판을 마련했다.

박형주 한국뇌연구원(KBRI) 신경혈관단위체그룹 박사와 김종서 서울대 생명과학부 교수 공동 연구팀은 운동할 때 근육에서 분비돼 뇌로 전달되는 단백질 ‘세르피나1e(Serpina1e)’와 인지 기능 향상 메커니즘을 확인했다고 27일 밝혔다.

연구팀은 근육이 뇌와 신호를 주고받는 ‘근육-뇌 상호작용’에 주목해, 분자 단위까지 측정할 수 있는 첨단 질량분석 기술로 분비 물질을 정밀 분석했다. 그 결과 4주간 운동한 생쥐의 혈액에서 근육 유래 단백질인 세르피나1e가 뚜렷하게 늘어난 사실을 확인했다.

특히 이 단백질은 외부 물질의 침입을 차단하는 뇌 보호막 ‘혈뇌장벽(BBB)’을 직접 통과하는 것으로 나타났다. 장벽을 뚫고 기억을 관장하는 해마에 도달한 세르피나1e는 뇌유래신경영양인자(BDNF) 발현을 늘리고 신경세포 재생을 촉진해 인지 능력을 끌어올렸다.

실제로 운동하지 않은 생쥐에게 이 단백질을 주입하자, 운동한 쥐처럼 해마 내 신경세포가 늘고 인지 기능도 좋아졌다. 반대로 유전자 조작으로 이 단백질을 억제했더니 아무리 운동을 시켜도 인지 기능 개선 효과가 나타나지 않았다.

박 박사는 “근육에서 유래한 특정 단백질이 혈액을 통해 뇌 장벽을 넘어 해마에 직접 작용하는 경로를 명확히 제시한 것”이라며 “인지 저하를 극복할 신약 개발로 이어지길 기대한다”고 말했다. 이번 연구 결과는 세계적 권위의 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 실렸다.


김재형 monami@donga.com