▲ 알코올성 간질환에서 PDK4 매개 내막체-미토콘드리아 접촉부위에서의 칼슘 채널링 복합체 형성이 미토콘드리아 기능 장애를 촉진함/알코올성 간질환에서 PDK4가 증가하는데, PDK4 발현 증가는 GRP75의 인산화를 통해 내막체-미토콘드리아 칼슘 채널링 복합체 형성 증가를 통해 미토콘드리아 칼슘 축적 및 기능 저하를 일으켜 활성 산소종 증가, 산소소모율 감소, 미토콘드리아 막 전위 감소를 일으킴.(그림설명 및 그림제공 = 경북대학교 이인규 교수)

국내 연구진이 알코올성 간질환을 효과적으로 치료할 수 있는 표적 인자와 발병 메커니즘을 찾아냈다. 

한국연구재단은 경북대학교 이인규 교수 연구팀이 알코올성 간질환의 발병과 관련된 미토콘드리아 기능 저하의 원인을 규명해 새로운 치료법을 개발할 수 있는 기초를 마련하였다고 밝혔다. 

알코올성 간질환은 전세계에서 가장 흔한 간질환으로, 사망률이 높고 최종적인 치료에 간이식을 필요로 하는 등 근본적인 치료제가 없는 상황이다. 

과도한 알코올 섭취는 간세포 내의 미토콘드리아의 칼슘 농도를 급격하게 상승시켜 간세포의 심각한 손상을 유발한다. 

최근 알코올성 간질환의 발병과 관련된 미토콘드리아 기능 저하와 칼슘 축적의 원인으로 미토콘드리아와 세포내 내막체와 같은 소기관들의 상호작용에 대한 연구가 주목받고 있다. 하지만 미토콘드리아 칼슘 축적을 유도하는 직접적인 기전은 밝혀지지 않았으며, 이를 이해하고 활용할 수 있는 치료법 개발에도 한계가 있는 실정이다.

연구팀은 알코올성 간질환에서 미토콘드리아 기능 장애를 일으키는 분자 메커니즘을 연구했다. 연구 결과, 알코올 섭취가 간세포에서 미토콘트리아의 효소인 PDK4(피루브산 탈수소효소 키나아제4)를 증가시키고 미토콘드리아-내막체 형성을 촉진하여 미토콘드리아로의 칼슘 이동을 가속한다는 것을 확인하였다. 

알코올성 간질환 환자의 간조직 분석에서도 이러한 결과를 확인할 수 있었다. 또한, 마우스 모델에서도 PDK4가 증가하면 간세포 내 미토콘드리아 관련 내막체 칼슘 채널링(칼슘이 전달되는 여러 경로. 어떤 경로와 작용을 통해 칼슘이 전해지는 상태) 복합체 형성이 증가하고 미토콘드리아 기능 저하를 촉진한다는 것을 입증하였다.

연구팀은 반대로 PDK4를 억제했을 때 알코올 유발 미토콘드리아 칼슘 축적 및 기능 저하를 예방할 수 있음을 규명하였다.

이인규 교수는 이번 연구에 대해 “알코올성 간 질환의 메커니즘을 연구하여 PDK4와 미토콘드리아-내막체 결합의 역할을 밝혀 새로운 치료 표적을 규명한 것”이라고 설명하고, “PDK4 억제제 개발을 통한 효과적이고 안전한 알코올성 간질환 치료제 개발에 집중할 것”이라고 밝혔다. 

이번 연구의 성과는 국제학술지 `네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 3월 27일 게재되었다. 

논문명은 Enhanced Ca2+-channeling complex formation at the ER-mitochondria interface underlies the pathogenesis of alcohol-associated liver disease 이다.