BMAL1 유전자의 손실이 미치는 영향 (다발성 경화증)
BMAL1(뇌 및 근육의 상품 시계 유전자) 유실이 올리고덴드로글리아에서 미엘린화와 수면에 영향을 미칩니다.
스탠포드 대학교 Wu Tsai Neuro의 나이트 뇌 내구성 이니셔티브에서 연구한 연구자들은 신경 섬유 주변에 절연물을 형성하는 뇌세포, 수면 패턴, 그리고 다발성 경화증(MS)과 같은 신경퇴행성 질환 사이의 놀랄 만한 연결을 발견했습니다.
그들이 연구한 세포는 올리고덴드로사이트 전구 세포(OPC)라고 불립니다. 이러한 세포들은 최종적으로 미엘린을 생성하는 올리고덴드로사이트로 전환될 수 있으며, 이것은 뇌 내에서 신호를 전달하는 데 도움이 되는 신경 섬유 주변의 보호층입니다. 그러나 OPC는 올리고덴드로사이트로 변화하기 전에 면역 시스템에서의 역할 및 신경세포와의 연결 형성과 같은 다양한 기능을 가지고 있습니다.
이 연구의 주저자인 의학과 행동과학 부 조교수인 에린 직슨은 “내게 있어서 OPC는 중추 신경계의 다른 모든 세포처럼 행동할 수 있는 멋진 세포입니다”라고 말했습니다.
이 연구는 나이트에서 지원하는 뇌 내구성 이니셔티브의 브레인 내구성 스칼라 다니엘라 로조가 처음 저술한 논문으로, 직슨, 로조 및 그들의 팀은 OPC가 특히 야간 교대 근무자들에게 뇌 건강에 중요할 수 있는 수면과 놀랄 만한 연결이 있을 수 있다는 것을 발견했습니다.
하루 이면 생체학자로서 직슨은 우리 몸의 내부 시계가 다양한 기능에 어떻게 영향을 미치는지 이해하고 있었습니다. 그는 OPC와 같은 글리아 세포들도 자신들의 일상적인 리듬을 가질 수 있는지 궁금해했습니다. 그들의 연구는 OPC가 24시간 주기를 따르는 유전자의 약 10%를 가지고 있다는 것을 확인했습니다. 이것은 생체 리듬이 OPC에 강력하게 영향을 미치는 최초의 증거입니다.
지브슨과 로호의 팀은 생체 리듬이 OPC에 미치는 부정적인 영향을 발견했습니다. 이러한 방해는 수면 패턴과 신경세포를 절연하는 미엘린의 건강에 영향을 미칩니다. OPC에서 Bmal1이라고 불리는 중요한 생체 리듬 유전자가 제거되면 세포들은 제대로 분열하고 기능하지 않습니다. 또한 뇌에서 필요한 곳으로 이동하지 않고 비정상적으로 보였습니다.
OPC에서의 이러한 변화로 인해 미엘린 절연이 줄어들고 손상된 미엘린은 부상 후에도 수리되지 않았습니다. 특히, Bmal1이 태아 발달 중에 제거됐을 때 영향이 더욱 심각했으며 이는 뇌 발달에서의 중요성을 보여줍니다.
미엘린의 손상은 쥐의 인지 능력과 운동에 영향을 미쳤습니다. Bmal1이 없는 쥐는 주의력 작업에 어려움을 겪었으며 걷는 동안 더 느리게 움직였습니다.
연구팀은 OPC의 문제가 수면에 어떻게 영향을 미치는지에 특히 관심을 가졌습니다. 쥐에서 깊은 비-REM 수면에 머무르기가 더 어려워져 활동 기간 중에 깨어 있어야 할 때 낮잠을 더 자게되었습니다. 이러한 주간 낮잠 증가는 알츠하이머병의 초기 증상 중 하나로 여겨집니다.
이러한 수면 문제가 다른 신경퇴행성 질환과 관련이 있을 수 있는지 궁금해진 연구진은 인간 유전자 데이터를 살펴봤습니다. 그들은 수면 단절 중 하나인 수면 파편화가 다발성 경화증(MS) 발병 위험과 관련이 있다는 것을 발견했습니다.
연구자들은 여전히 쥐의 미엘린과 수면에 대한 문제가 세포 내 Bmal1 부재로 인한 것인지, 미엘린에 미치는 영향인지 또는 다른 유전자가 관여되는지를 이해하기 위해 더 많은 실험을 진행하고 있습니다.
그러나 Bmal1 손실로 인한 OPC의 방해가 인간에서도 유사한 문제를 일으키고 MS와 같은 질환에 영향을 미치는 것으로 나타나면, 이는 향후 치료를 위한 새로운 대상이 될 수 있습니다.
다니엘라 로조는 “우리는 미엘린생성과 재미엘린화를 향상시키는 약물을 대상으로 개발하는 데 좋은 일을 하지 못했습니다. 이 연구는 이러한 OPC의 증식, 분화 및 병소로의 이동에 이 역할을 하는 새로운 분자적 경로임을 알려줍니다. 따라서 이를 대상으로 하면 이 과정을 더 효율적으로 만들 수 있을 것입니다”라고 말했습니다.
게다가 지브슨은 그들의 연구 결과가 미엘린을 영향을 주는 상태인 MS와 같은 질환의 “크로노치료” 접근을 열 수 있을 것이라고 제안했습니다. 이것은 미엘린을 대상으로 하는 기존 약물이 하루 중 특정 시간에 투여될 경우 더 효과적일 수 있다는 것을 의미합니다.
앞으로의 연구에서 지브슨은 관찰된 수면 변화의 이유를 더 깊이 연구하고 다른 미엘린 관련 문제가 또한 수면 문제로 이어질 수 있는지를 결정하기 위해 노력할 것입니다.
이러한 결과는 생체 리듬, 미엘린 건강 및 신경퇴행성 질환 간의 관계를 이해하기 위한 새로운 방향을 제시합니다. 또한 이 연구는 미엘린과 관련된 상태인 MS와 같은 질환을 치료하기 위한 “크로노치료” 접근의 잠재성을 시사하고 있습니다.
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