동맥경화는 나이가 들면서 많이 생기는 혈관 질환이다.
치매, 심장질환, 고혈압, 뇌졸중 등의 원인이 되는 것으로 알려졌으나 지금까지 뚜렷한 치료법은 개발되지 않았다.
영국 케임브리지대와 킹스칼리지 런던(KCL)의 과학자들이, 동맥경화가 발생하는 생리학적 메커니즘을 처음 밝혀냈다. 또한 현재 널리 쓰이는 항생제가 이 메커니즘으로 생기는 동맥경화의 예방과 치료에 효과가 있다는 걸 동물실험에서 확인했다.
동맥경화 치료법의 개발 가능성을 제시한 이 발견의 두 주역은, 케임브리지대의 멜린다 두어 화학과 교수와 KCL의 캐시 샤나한 심혈관과 교수다.
지난 10여년간 이 연구에 매달려 온 두 교수는 최근 저널 `셀 리포츠(Cell Reports)`에 연구보고서를 발표했다.
케임브리지 대학이 11일(현지시간) 온라인( 링크 )에 공개한 연구 개요에 따르면 동맥경화가 생기는 과정에서 핵심적 작용을 하는 건 `폴리 ADP 리보스(약칭 PAR)`라는 이미 알려진 물질이다.
동맥경화는 동맥 내벽에 석회화한 칼슘 결정체가 침적해, 혈관이 굳어지고 기관이나 조직으로 혈액이 흐르는 데 지장이 생기는 질환이다.
PAR은 세포 안에 존재하면서 손상된 DNA 수리에 관여한다는 것으로만 알려졌는데, 이번에 동맥 내벽의 석회화를 촉진하는 게 새로이 밝혀졌다.
두어 교수는 "나이가 들면 누구나 동맥경화가 나타나는데 특히 신장 투석 환자는 진행 속도가 빨라, 어린이에게 동맥경화가 생기는 경우도 있다"면서 "하지만 과거엔 왜 동맥경화가 생기는지, 어떻게 치료하는지 등을 전혀 알지 못했다"라고 토로했다.
두 교수는 이전의 다른 연구에서, PAR이 세포 밖에서 뼈 생성의 엔진 역할을 한다는 걸 입증했다. 아울러 PAR 생성 효소인 PARP1과 PARP2가 세포의 DNA 손상과 산화 스트레스뿐 아니라, 뼈와 혈관의 석회화 연관 과정에도 반응하고 발현한다는 걸 알아냈다.
PAR이 동맥경화를 일으키는 메커니즘은, 핵자기공명 분광학(NMR spectroscopy) 기술을 이용한 실험과 관찰에서 생생히 드러났다.
스트레스를 받아 사멸하는 세포에서 분비된 PAR이 칼슘 이온을 빨아들여 더 큰 칼슘 결정체로 만들고, 이런 결정체가 동맥 내벽을 유연하게 유지하는 콜라겐, 엘라스틴 등에 달라붙었다. 이렇게 되면 동맥은 점차 탄력성을 잃고 굳어질 수밖에 없다.
기존 약물 중에서 PARP 효소 억제제를 찾은 건 새 약물을 개발하는 데 소요되는 시간을 절약하기 위해서다.
연구팀은 효과가 있을 것으로 보이는 6종을 먼저 추려낸 뒤 정밀 테스트를 거쳐, 테트라사이클린 계열의 미노사이클린을 선정했다. 미노사이클린은 치과와 피부과의 염증 질환에 널리 쓰이는 항생제다.
만성 신장 질환을 가진 생쥐에 실험한 결과, 미노사이클린은 동맥 내벽의 칼슘 축적을 차단하는 데 효과가 있는 것으로 나타났다.
두어 교수는 "여기까지 오는 데 12년이 걸렸다"면서 "처음 시작할 땐 이런 결과를 전혀 예상하지 못했고, 그 당시 우리가 동맥경화 치료법을 개발하겠다고 했으면 아무도 믿지 않았을 것"이라고 말했다.
