NAD+ 대사 이상, 연골 퇴행과 골관절염의 새로운 원인으로 밝혀지다¶
원제목: Altered nicotinamide adenine dinucleotide metabolism drives cartilage degeneration and osteoarthritis
핵심 요약
- 골관절염(OA) 환자의 연골에서 니코틴아마이드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD+) 수치가 감소하고, 이를 촉진하는 PARP14 효소는 증가함이 확인되었음.
- PARP14 효소를 억제하거나 NAD+ 전구체(NMN, NR 등) 투여, 또는 NAD+ 합성 효소(NMNAT1) 과발현이 연골 퇴행을 억제하는 효과를 보였음.
- NAD+ 대사 조절은 골관절염의 잠재적인 치료 전략이 될 수 있으며, 향후 임상적 적용 가능성을 시사함.
상세 내용¶
최근 연구에 따르면, 골관절염(OA)의 발병 및 진행에 있어 니코틴아마이드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD+) 대사의 이상이 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 연구팀은 기존 연구에서 골관절염 연골에서 NAD+ 수치가 현저히 감소한다는 사실을 확인했으며, 이번 연구를 통해 이러한 NAD+ 결핍이 질병 발생에 기계적인 역할을 하는지 검증하고자 했습니다. 이를 위해 사람, 쥐, 그리고 실험용 쥐 등 다양한 모델에서 NAD+ 대사 및 관련 효소들을 종합적으로 분석했습니다.
연구 결과, 골관절염이 있는 사람과 쥐의 연골에서 NAD+ 수치가 감소하는 것을 발견했습니다. 흥미롭게도 NAD+ 합성에 관여하는 효소인 Nicotinamide phosphoribosyltransferase(NAMPT)와 NAD+를 소모하는 효소인 poly (ADP-ribose) polymerase 14(PARP14)가 모두 증가하는 양상을 보였습니다. NAMPT 발현이 늘었음에도 불구하고, 염증 조건하에서는 NAD+의 증가된 소모나 기질 부족으로 인해 전체 NAD+ 수치에 미치는 영향이 상쇄될 수 있음을 시사합니다.
연구팀은 NAD+ 전구체인 니코틴아마이드 모노뉴클레오티드(NMN)와 니코틴아마이드 리보사이드(NR)를 이용한 약리학적 NAD+ 증강 요법과, NAD+ 생합성 효소인 NMN adenosyltransferase 1(NMNAT1)의 유전적 과발현이 수술 및 노화 관련 골관절염 모델에서 연골 손상을 억제하는 효과를 보였다고 밝혔습니다. 이는 NAD+ 수치를 높이는 것이 연골 퇴행을 막는 데 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 의미합니다.
특히, 골관절염 연골에서 증가된 PARP14의 발현은 NAD+ 감소에 기여하며 연골 퇴행을 촉진하는 것으로 나타났습니다. PARP14 효소를 siRNA 기법으로 억제하자, 세포 배양 조건에서 NAD+ 수치가 회복되었고, 염증 반응 및 연골 기질 관련 유전자 발현 프로파일에서도 긍정적인 변화가 관찰되었습니다. 이는 PARP14가 골관절염 병태생리에서 핵심적인 역할을 수행함을 보여주는 결과입니다.
결론적으로, 본 연구는 PARP14에 의한 NAD+ 소모 증가로 인한 NAD+ 대사의 조절 장애가 골관절염 발병의 잠재적인 기전임을 밝혀냈습니다. NAD+ 가용성을 전구체나 생합성 경로 조절을 통해 높이는 것이 분자적, 조직학적 수준에서 질병을 변화시키는 효과를 제공할 수 있다는 개념을 뒷받침합니다. 향후 이 경로를 표적으로 하는 치료법의 기능적, 임상적 적용 가능성에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 전망됩니다.
편집자 노트¶
이번 연구는 골관절염이라는 만성 질환의 근본적인 원인에 대한 중요한 단서를 제공합니다. 많은 분들이 관절염을 단순히 노화나 외상으로 인한 연골의 물리적 손상으로만 생각하기 쉽지만, 이 논문은 연골 세포 내의 에너지 대사, 특히 NAD+라는 분자의 이상이 핵심적인 병태 생리 과정임을 명확히 보여줍니다. NAD+는 우리 몸의 세포 에너지 생성과 다양한 생명 활동에 필수적인 조효소로, 나이가 들면서 자연스럽게 감소하는 경향이 있습니다. 하지만 이 연구는 단순히 나이 때문만이 아니라, 골관절염이라는 특정 질병 상태에서 NAD+가 비정상적으로 고갈되며, 이는 PARP14라는 효소의 과도한 활동 때문일 수 있다는 점을 규명했습니다.
가장 주목할 점은 NMN, NR과 같은 NAD+ 전구체 물질이 실제로 골관절염 모델에서 연골 퇴행을 억제하는 효과를 보였다는 것입니다. 이는 이미 건강기능식품 등으로도 알려진 NAD+ 부스터 계열의 물질들이 단순한 항노화 효과를 넘어, 관절 건강에도 직접적인 도움을 줄 수 있다는 과학적 근거를 제시한다는 점에서 의미가 큽니다. 물론 아직 사람을 대상으로 한 임상 연구는 더 필요하겠지만, 연구 결과만 놓고 본다면 앞으로 골관절염 치료 및 예방에 있어 새로운 접근 방식이 등장할 가능성을 시사합니다. 예를 들어, 특정 효소의 과도한 활동을 막거나, NAD+ 수치를 안전하게 유지하는 방식의 치료제가 개발될 수 있습니다. 이는 관절 통증으로 고통받는 환자들에게는 희망적인 소식일 수 있으며, 건강한 노화를 추구하는 우리 사회 전반에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다.