한약 성분부터 단백질 산화환원까지…韓中日, ‘항상성’ 분자기전 추적

[한의신문] 한약의 유효성분이 근육·골대사와 생식기능, 심장질환 등에 관여하는 분자신호를 어떻게 조절하는지, 질환 발생 과정에서 나타나는 대사·산화환원 항상성의 변화가 새로운 치료표적과 진단지표로 활용될 수 있는지를 살펴보는 한·중·일 학술교류의 장이 마련됐다.

지난달 31일 가천대학교에서 열린 ‘ISAMS 2026’에선 구기자 유래 성분의 운동모방·골형성 촉진기전부터 다낭성난소증후군의 병태기전별 한약 치료, 위암 발생에 따른 신경전달물질 대사 재편성, 심근 허혈 시 미토콘드리아 분열을 조절하는 단백질 산화환원 변형까지 최신 연구성과가 발표됐다.

◆ 운동한 듯 근육↑ 지방↓…구기자의 ‘운동모방’ 기전 규명

이날 기조강연(좌장 서영준)에선 중국과학원 생물물리연구소 장첸 박사가 ‘Research Paradigms of Goji(Lycium barbarum) in Traditional Chinese Medicine and Its Application in Healthy Aging’을 주제로 발표에 나서며 구기자(Lycium barbarum)의 유효성분·분자표적·품질표준을 규명하고, 근감소증·골다공증 예방을 위한 신약 개발 가능성을 제시했다.

그는 “구기자는 오랫동안 사용돼 왔으나 효능을 나타내는 물질과 작용기전에 대한 과학적 근거는 충분하지 않았다”면서 약 12년에 걸친 다학제 연구를 통한 △유효성분 65종 분리·동정 △균질 다당체 5종 확보 △펙틴 다당체 생합성 경로 규명 △국제표준(ISO) 수립 성과를 소개했다.

근육기능 연구에서는 구기자 추출물(LBE)을 투여한 생쥐에서 △최대 달리기 거리 약 40% 증가 △젖산 생성 감소 △산화형 근섬유 증가 △골격근량 증가·지방량 감소가 확인됐다. 특히 PKA–CREB–ERRγ(감마) 신호경로를 통한 운동모방 효과 나린제닌의 Sp1–ERRγ 전사축 활성화·다당체 LBP1C-2의 FGFR1 결합을 통한 근육 위성세포 자가재생 촉진기전도 규명했다.

골대사 연구에서는 성체·노령 생쥐에 4개월간 LBE·LBP·LBP1C-2를 투여한 결과 △골밀도(BMD) 증가 △골소주 부피·수·두께 증가 △골소주 간격 감소 △골형성률·무기질 침착률 상승이 관찰됐다. LBP1C-2는 BMPRIA·BMPRII 활성화와 골형성 억제인자 Noggin 조절을 통해 조골세포 증식·분화·무기질화를 촉진했다.

또한 구기자 다당체의 △장내미생물 다양성 증가 △내인성 GLP-1 분비 촉진 △에너지 소비·열생성 증가 △저온 내성 개선 가능성도 제시했다.

장 박사는 “일반적인 차·건조 구기자 섭취와 달리 특정 공정으로 제조한 추출물에서 유의한 근육·골대사 개선효과가 확인됐다”며 제형·추출공정의 중요성을 강조했다.

아울러 “구기자 추출물은 골소실 억제와 골격근 기능 개선을 동시에 유도한다는 점에서 기존 단일 표적 접근과 차별화된다”며 △근감소증·노인성 골다공증·불용성 골소실을 대상 임상 중개연구 확대 △균질 다당체 LBP1C-2의 중국 1류 신약 후보 개발을 향후 과제로 제시했다.

◆ “PCOS 비만형·마른형, 같은 치료로는 안 돼”…병태기전별 한약 표적

이어 ‘Molecular Regulation of Aging and Cellular Homeostasis’를 주제로 열린 세션2(좌장 양갑식)에선 △Molecular Mechanisms and Emerging Therapeutic Strategies for Reproductive Homeostasis(김미혜 우석대 한의대 교수) △Neurotransmitter Metabolic Reprogramming and Disrupted Homeostasis during Gastric Carcinogenesis(이원웅 우석대 약대 교수) △Decoding Cardiac Robustness through Protein Redox Modifications(니시무라 아키유키 박사·일본 국립생리학연구소)가 발표됐다.

김미혜 교수는 난소·자궁·착상·임신 유지에 관여하는 대사·내분비·면역·세포·조직 항상성의 상호작용을 설명하고, 병태기전별 한약 치료전략과 자궁 미세환경 조절 가능성을 제시했다. 그는 “같은 다낭성난소증후군(PCOS)이라도 발병기전이 다르면 치료전략도 달라져야 한다”며 가임기 여성 약 10%에서 발생하는 다낭성난소증후군(PCOS)의 비만형·마른형에 따른 차별화된 접근을 강조했다.

동물실험 결과 △과영양·열량제한 모두 난소기능 악화 △이진탕: 인슐린저항성 관련 신호 조절·낭성난포 감소 △자음강화탕: 난소 과립막세포 사멸 억제·FSH 반응성 및 스테로이드 생성 신호 회복·미토콘드리아 기능 개선 등이 확인됐다.

또한 배란유도제 클로미펜의 반복 투여 동물모델에서 △자궁·자궁내막 위축 △착상률·출산율 감소 △IL-6 및 면역세포(CD4·CD8·FOXP3 등) 증가를 확인, 배란 성공 이후 자궁내막 수용성과 면역환경 관리의 필요성을 제기했다. 그는 “배란 성공이라는 초기 목표와 달리 이후 단계에서 새로운 실패 요인이 발생할 수 있다”며 배란·착상·임신 유지의 통합적 접근을 강조했다. 

김 교수는 한의CPG 기반 처방 네트워크 분석에서 온포종옥탕·당귀를 주요 연결축으로 도출하고, 호르몬·대사·염증 조절을 통한 노화 자궁의 조직 가소성 회복과 한약 치료표적 발굴을 향후 연구과제로 제시했다.

◆ “위암 흔적, 위액 속 신경전달물질에?”…대사체 41종 동시 분석

이원웅 교수는 ‘위암 발생 과정의 신경전달물질 대사 재편성과 항상성 교란’을 주제로 위액 내 신경전달물질 변화에 기반한 위암 조기진단 바이오마커 발굴 가능성을 제시했다.

연구팀은 만성표재성위염(21명)·장상피화생(12명)·위암(36명) 등 총 69명의 위액을 대상으로 마이크로파 보조 유도체화(MAD)-LC-MS/MS 분석법을 구축, 도파민·세로토닌·카테콜아민 등 41종을 동시 정량했다.

분석 결과 △질환군 간 유의한 차이를 보인 대사체 약 15종 △신경전달물질 프로파일 기반 분류 정확도 97.1% △교차검증 정확도 59.4%를 확인했다. 특히 콜린·피콜린산 조합을 유망한 판별지표 후보로 도출했다.

이 교수는 “전체 패널을 진단에 활용하기에는 아직 무리가 있지만 유의미한 대사체를 선별했다는 점에서 의미가 있다”며 추가 검증을 통한 위암 조기진단 기술 개발 가능성을 강조했다.

◆ “심장 노화의 스위치는 황 결합?”…Drp1 Cys644 산화환원 조절기전

니시무라 아키유키 박사는 미토콘드리아 분열 조절 단백질 Drp1의 황화·산화환원 변형이 심근 허혈 내성과 심부전 진행에 미치는 분자기전을 발표했다. 그는 “심근세포 질량의 약 30%를 차지하는 미토콘드리아의 기능 유지가 심장 스트레스 내성의 핵심”이라며 저산소 스트레스에 따른 Drp1 과활성화·미토콘드리아 과분열·심근세포 노화·수축기능 저하의 연관성을 설명했다.

연구 결과 정상 상태에서 Drp1의 시스테인644(Cys644) 잔기 약 40%가 초황화(supersulfidation)돼 활성을 억제하지만 허혈·저산소 환경에선 탈황화에 따른 Drp1-필라민A 복합체 형성으로 미토콘드리아 과분열이 촉진됐다. Cys644 변이 생쥐에서도 심근경색 1주 후 심기능 저하가 심화됐다.

특히 산화형 글루타티온(GSSG)의 심근 보호효과를 확인했다. △Cys644 S-글루타티온화(비초황화 상태 약 10%·초황화 상태 약 50%) △Drp1 과활성 억제 △미토콘드리아 분절·산소소비율 저하 개선 △심근세포 노화 억제·수축기능 회복 등이다.

심근경색 생쥐모델에서도 GSSG 투여군은 △심기능 저하 완화 △심비대 억제 △미토콘드리아 복합체Ⅰ 활성 회복 △심근 노화 감소를 보인 반면, 환원형 글루타티온(GSH)은 동일한 보호효과를 나타내지 않았다. Cys644 변이군에서도 GSSG의 심기능 개선효과가 소실됐다.

니시무라 박사는 “초황화를 비롯한 단백질 산화환원 변형은 심장 강건성을 유지하는 중요한 기전”이라며 “노화 심장에서의 초황화 단백질 변화와 지질변형·금속이온 상호작용을 규명해 심혈관질환의 새로운 치료표적을 발굴하겠다”고 밝혔다.