관절연골 콜레스테롤이 퇴행성관절염 원인 세계 최초 증명

전장수 교수(광주과학기술원)와 류제황 교수(전남대학교) 공동연구팀이 관절연골 콜레스테롤이 퇴행성관절염을 일으키는 원인임을 세계 최초로 증명했다고 과학기술정보통신부는 밝혔다.

* 콜레스테롤(cholesterol) : 지방성분의 일종으로 생명현상 유지에 필수적인 성분이지만 동맥경화나 치매 등 다양한 질병을 일으키기도 함
* 퇴행성관절염(osteoarthritis) : 관절을 보호하고 있는 연골의 손상이나 퇴행성 변화로 인해 관절연골이 파괴되고 염증과 통증이 발생하는 질환

이 연구 성과는 세계 최고 수준의 국제학술지 네이처(Nature) 2월 7일자 게재되었다.

※ 논문명 : CH25H-CYP7B1-RORα axis of cholesterol metabolism regulates osteoarthritis
※ 주저자 : 전장수 교수 (공동교신저자, 광주과학기술원), 류제황 교수 (공동교신저자, 전남대학교), 최완수 박사 및 이규석 (공동제1저자, 광주과학기술원)

관절 연골이 점진적이고 비가역적으로 닳아 없어져 유발되는 퇴행성 관절염은 삶의 질을 떨어뜨리는 대표적인 퇴행성질환이지만 현재까지 명확한 발병원인이 밝혀지지 않아 근본적인 예방 및 치료 방법이 개발되지 않고 있다.

연구팀은 정상연골에 비해 퇴행연골에서 콜레스테롤이 비정상적으로 많이 유입되어 증가하고, 그에 따라 증가된 콜레스테롤 대사산물이 일련의 과정을 거쳐 퇴행성관절염을 유발함을 밝혀냈다.

전장수 및 류제황 교수는 “이 연구는 퇴행성관절염이 단순히 노화에 따른 부수적인 질병이 아니라 동맥경화처럼 콜레스테롤 대사에 의해 능동적으로 유발되는 대사성 질환임을 밝혀낸 것”이라며 “퇴행성관절염의 예방 및 치료법 개발에 새로운 실마리를 제공할 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구 성과는 과학기술정보통신부 기초연구지원사업(개인연구‧집단연구)의 지원으로 수행되었다.


그림 1. 퇴행성관절염의 퇴행연골 이미지
(왼쪽) 사람의 퇴행성관절염 연골. 사진의 왼쪽부위는 정상연골이 남아 있고 오른쪽 부위는 연골이 완전히 마모되어 아래쪽 뼈가 노출되어 있다.
(오른쪽) 생쥐모델의 퇴행성관절염. 생쥐에서는 DMM 수술로 사람의 경우와 유사한 퇴행성관절염을 유도할 수 있다. 대조군(Sham)에서는 적색으로 나타난 온전한 연골조직이 보이나 DMM 수술을 한 경우 연골조직이 파괴되어 있음을 볼 수 있다.

그림 2. 콜레스테롤에 의한 퇴행성관절염 유발 모식도
① 관절 연골세포에서 연골퇴행 유발인자인 IL-1β 등의 염증성 사이토카인이나 HIF-2α 및 ZIP8 등의 세포내 인자는 콜레스테롤의 세포내 유입을 증가시키고, 동시에 콜레스테롤 수산화효소(CH25H 및 CYP7B1)의 발현을 증가시킨다.
② 증가된 콜레스테롤은 콜레스테롤 수산화효소(CH25H 및 CYP7B1)에 의해 옥시스테롤(oxysterol)로 변환된다.
③ 생성된 옥시스테롤은 전사인자(transcription factor)인 RORα를 통해 연골기질 분해효소의 발현을 유도하여 연골을 파괴한다.


출처: 과학기술정보통신부