당뇨병은 혈당이 높아져서 생기는 병으로 높아진 당으로 인해 신장의 손상, 망막의 손상, 말초조직의 괴사 등 여러 합병증을 동반하는 질병이다. 당뇨병은 인슐린이 분비되지 않아서 생기는 경우를 제1형 당뇨병으로 부르며, 인슐린은 정상적으로 분비되지만 인슐린의 신호가 세포 속으로 전달되지 않아서 생기는 제2형 당뇨병이 있는데 90%의 환자는 제2형 당뇨병 환자이다. 제 2형 당뇨병 환자의 경우에 인슐린의 신호전달이 차단돼 생기는 것을 인슐린 저항성이라 말한다. 이 때 점차적으로 더 강도 높은 인슐린 자극을 주기 위해 인슐린의 농도가 혈당 증가와 함께 증가된다. 인슐린의 작용기전은 세포질 속에 있었던 포도당 운반체(glucvoe transporter:GLUT)를 세포막으로 동원해 포도당의 흡수를 현저히 증가시키기 때문에 혈중의 포도당 농도가 감소된다.

일반적으로 당뇨병 환자들은 암 발생율과 사망률이 정상인보다 2배 정도 높다. 이에 대한 여러 의견들이 있으나 분자적 수준에서의 병인은 잘 규명되지 않았다. 따라서 본 연구실에서는 정상 간세포와 간암세포에서의 인슐린 작용기전의 차이를 조사했다. 그 결과 정상적인 간세포에서는 포도당 대사에 중요한 효소인 피루브산 탈수소효소(pyruvate dehydrogenase:PDH)의 활성이 인슐린에 의해 증가하는데 반해 간암세포에서는 PDH의 효소의 활성이 감소했다. 그런 반대 결과가 나오는 이유를 연구해 본 결과 암세포에서는 인슐린에 의한 신호가 RhoA 및 GSK-3β를 순차적으로 활성화시켜서 최종적으로 PDH를 인산화시킴으로 활성을 저해하는 것을 알아냈다. 인산화된 PDH는 활성이 저하돼 있으며 이런 현상은 암세포가 성장하는데 유리한 점을 가지고 있다. 즉 PDH 활성이 감소되면 피루브산의 분해가 안될 뿐만 아니라 그 이전의 대사물질들도 쌓이게 되는데 이들 대사물질들이 세포의 성장에 필요한 지질, 아미노산, 핵산(DNA 및 RNA) 등의 합성에 이용된다. 또한 피루브산은 젖산(lactate)로 전환될 수 있는데 젖산 역시 세포 성장에 필요한 신호를 주게 된다. 정상세포와 현저히 다른 암세포의 특징 중에 하나가 산소공급의 유무와 상관없이 암세포에 젖산이 쌓인다는 것인데 이런 현상을 Warbug라는 사람이 발견하여 ‘Warbug 효과’라고 명명한다.
최근 들어 세포의 대사에 대한 연구가 다시 활발하게 진행되고 있다. 왜냐하면 세포마다 대사가 다르고 대사이상으로 인한 병이 발생한다는 것을 알게 되었기 때문이다. 따라서 암세포의 대사에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.

이번 연구는 한국연구재단 기초연구실 지원 사업으로 이뤄졌으며 FASEB Journal에 발표됐다. 주저자는 Rokibul Islam 박사다.

한림대학교에서 생명과학을 전공하거나 전공하지 않아도 생명과학에 관심이 있는 학생들이 대학원에 들어와서 본 연구실에서 함께 연구하는 것을 매우 환영한다. 본연구실에서는 암과 뇌에 관한 매우 흥미로운 연구를 수행하고 있으니 학생들의 많은 관심을 바란다.

/박재봉 의학 · 교수