미토파지, 망가진 발전소를 치우지 못할 때

망가진 미토콘드리아를 제때 치우지 못하면 그 안의 DNA가 새어 나와 면역 경보를 울립니다. 그 청소를 맡는 것이 미토파지예요.

미토파지(mitophagy)는 손상된 미토콘드리아만 골라 분해하는 과정이에요. PINK1과 파킨(Parkin)이라는 두 단백질이 그 표시를 담당합니다. 이 두 유전자에 변이가 있으면 젊은 나이에 파킨슨병이 생기는데, 최근 연구는 그 배경에 면역이 있다고 봅니다. 오늘은 이 청소 과정이 노화와 면역을 어떻게 잇는지 최근 논문을 통해 정리해 보겠습니다.

손상된 미토콘드리아는 어떻게 표시될까요?

미토콘드리아는 세포의 발전소예요. 오래 쓰면 망가지고, 망가진 것은 활성산소를 더 많이 내면서 주변을 상하게 합니다.

세포는 이것을 골라 치웁니다. 그 절차는 이렇습니다.

• 건강한 미토콘드리아에서는 PINK1이 안으로 들어가 곧바로 분해됩니다
• 막 전위가 무너진 손상 미토콘드리아에서는 PINK1이 들어가지 못하고 표면에 쌓입니다
• 쌓인 PINK1이 파킨을 불러와 활성화하고, 파킨이 표면 단백질에 분해 표시를 붙입니다
• 표시를 알아본 자가포식 기구가 그 미토콘드리아를 통째로 삼켜 분해합니다

망가진 것만 골라내는 표시 체계입니다. 앞서 정리한 AMPK 칼럼에서 에너지가 부족할 때 이 과정이 켜진다는 것을 다루었습니다.

면역 — 치우지 못하면 DNA가 새어 나옵니다

여기서 면역과 만나요? 미토콘드리아는 자기 DNA를 가지고 있습니다.

Sliter et al (2018)은 이 연결을 직접 보였습니다.

• PINK1이나 파킨이 없는 생쥐는 평소에는 뚜렷한 이상이 없었습니다
• 그런데 탈진할 정도로 운동을 시키자 강한 염증 반응이 나타났습니다
• 미토콘드리아 DNA에 변이가 쌓이는 생쥐에서도 같은 염증이 생겼습니다
• 이 염증은 STING을 없애자 사라졌습니다

앞서 정리한 cGAS-STING 칼럼의 그 경로예요. 청소가 밀리면 새어 나온 DNA가 바이러스로 오인되어 경보가 울립니다.

파킨슨병 환자의 혈액에서 염증 물질이 높게 나온다는 관찰이 오래전부터 있었는데, 이 결과는 그것이 결과가 아니라 원인 쪽일 수 있음을 시사해요.

뇌에서는 어떨까요?

Fang et al (2019)은 알츠하이머병 모델에서 미토파지를 늘려 보았습니다.

• 아밀로이드와 타우 병리가 억제되었습니다
• 인지 기능 저하가 되돌려졌습니다
• 미세아교세포의 반응 양상도 달라졌습니다

앞선 글에서 늙은 생쥐의 미세아교세포가 망가진 미토콘드리아의 DNA에 반응한다는 결과를 다루었습니다. 청소를 늘리는 것과 경보를 끄는 것은 같은 문제의 양쪽이에요.

사람에게는 어디까지 확인되었을까요?

미토파지를 늘린다고 알려진 성분이 있어요. 석류 등에 든 성분이 장내세균에 의해 바뀐 대사물인 우롤리틴 A입니다.

Ryu et al (2016)은 이 물질이 미토파지를 유도해 예쁜꼬마선충의 수명을 늘리고 설치류의 근기능을 높였다고 보고했습니다. 그 뒤 사람에게 시험되었습니다.

Liu et al (2022)은 65세에서 90세 사이 66명을 두 군으로 나누어 4개월간 투여했습니다. 이중맹검 위약대조 시험이에요.

• 1차 종점인 6분 보행거리는 평균 60.8 m 늘었고 위약군은 42.5 m 늘었습니다. 두 군의 차이는 통계적으로 유의하지 않았습니다
• 또 다른 1차 종점인 손 근육의 최대 ATP 생산도 유의한 차이가 없었습니다
• 반면 2차 종점인 근지구력은 2개월 시점에 유의하게 좋아졌습니다
• 혈중 아실카르니틴과 세라마이드, C반응단백이 위약보다 낮아졌습니다
• 안전성에는 문제가 없었습니다

1차 종점을 충족하지 못했다는 점을 먼저 보셔야 합니다. 저자들도 결론에서 그 점을 분명히 적었고, 확인이 더 필요하다고 했습니다.

참가자 66명은 작은 규모이고, 전원이 백인이었으며 4분의 3이 여성이었습니다. 다른 인구 집단에 그대로 적용하기 어려워요.

자가면역질환과는 어떤 관계일까요?

새어 나온 미토콘드리아 DNA가 자가면역 반응의 방아쇠가 될 수 있다는 관찰이 있어요.

전신홍반루푸스에서 혈중 미토콘드리아 DNA가 높게 나온다는 보고가 있고, 앞서 다룬 인터페론 신호와도 이어져요.

다만 이것이 원인인지 결과인지는 아직 정리되지 않았습니다. 자가면역질환 환자에게 미토파지를 늘려 본 사람 시험도 없어요.

이레한의원 코멘트

인천 송도에서 진료하다 보면 미토콘드리아 영양제를 드시는 분들을 자주 만나요? 근력이 예전 같지 않다는 이유가 많습니다.

위 시험은 그 기대에 절반만 답해요. 근지구력과 일부 혈액 지표는 좋아졌지만, 정작 앞서 정해 둔 1차 종점인 보행거리와 에너지 생산은 위약과 차이가 없었습니다.

한약 성분 가운데 미토파지를 늘린다는 보고는 세포와 동물에서 여러 편 나와 있어요. 그러나 사람에게 한약을 써서 미토파지가 늘어나는지를 잰 연구는 확인되지 않았습니다.

지금까지의 근거로 확실한 것은 운동입니다. 근육을 쓰면 이 청소 과정이 켜진다는 것은 여러 연구에서 일관되게 나옵니다. 인천 송도 진료실에서도 영양제보다 걷기를 먼저 권해 드립니다.

한의원은 혈액검사나 근전도 검사를 하지 않습니다. 인천 송도 이레한의원에서는 검사와 약물 판단은 해당 진료과에 맡기고, 그 사이에서 소화와 수면, 피로처럼 일상에서 걸리는 부분을 함께 살피고 있습니다.

자주 묻는 질문

Q. 미토콘드리아 영양제를 먹으면 근력이 좋아질까요?

A. 4개월 무작위 시험에서 근지구력은 좋아졌지만 보행거리와 에너지 생산은 위약과 차이가 없었습니다. 참가자도 66명으로 적었습니다. 기대할 수 있는 폭이 크지 않다고 보시는 것이 맞습니다.

Q. 파킨슨병과 염증이 관계가 있다는 뜻일까요?

A. 동물 실험에서는 그렇습니다. 미토파지를 담당하는 유전자가 없는 생쥐에서 강한 염증이 생겼고, DNA 감지 경로를 없애자 사라졌습니다. 다만 사람 파킨슨병에서 이 순서가 확인된 것은 아닙니다.

Q. 운동이 정말 이 청소를 늘릴까요?

A. 동물과 사람 근육 조직에서 운동 후 이 과정이 활발해진다는 보고가 일관됩니다. 다만 그것이 수명이나 질병 위험을 얼마나 바꾸는지까지는 확인되지 않았습니다.

Q. 미토콘드리아 DNA를 혈액에서 잴 수 있을까요?

A. 연구에서는 잽니다. 다만 진료용 검사 항목이 아니고, 개인의 값이 무엇을 뜻하는지 해석할 기준도 아직 마련되어 있지 않습니다.

참고문헌

• Sliter DA et al (2018) Parkin and PINK1 mitigate STING-induced inflammation. Nature 561:258-262
• Fang EF et al (2019) Mitophagy inhibits amyloid-β and tau pathology and reverses cognitive deficits in models of Alzheimer's disease. Nat Neurosci 22:401-412
• Ryu D et al (2016) Urolithin A induces mitophagy and prolongs lifespan in C. elegans and increases muscle function in rodents. Nat Med 22:879-888
• Liu S et al (2022) Effect of Urolithin A Supplementation on Muscle Endurance and Mitochondrial Health in Older Adults: A Randomized Clinical Trial. JAMA Netw Open 5:e2144279
• Gulen MF et al (2023) cGAS-STING drives ageing-related inflammation and neurodegeneration. Nature 620:374-380

⚠️ 본 글은 의학 정보 제공을 목적으로 하며, 정확한 진단·치료는 전문 의료기관에서 받으시기 바랍니다.