‘근질근질’, 가려움을 긁게 하는 메커니즘 밝혀지다

가려움(Itching)을 일으키는 메커니즘이 밝혀졌다. 척추(spinal cord)의 개재뉴런(interneuron, 일명 중개뉴런)이 발현하는 NPY 단백질이 담당, 근질근질할 때 긁는 것은 어디까지나 털의 문제(To scratch an itch is a hairy problem)인 것으로 나타났다.

미국 솔트 연구소(The Salk Institute)를 중심으로 하버드 의대(Harvard Medical School), 유씨샌디에고(University of California, San Diego), 그리고 중국 상하이의 푸단대(Fudan University)의 과학자들이 가려움의 메커니즘을 밝혀냈다(Bourane and Goulding et al., Science, 30 Oct 2015). 

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▲ 쥐의 등에 있는 척수에는 NPY 중개뉴런을 억제했을 때(빨강색)의 털이 있는 피부로부터의 터치 감각 뉴런들과의(그린색) 상관관계를 보여주고 있다. Image Credit: Bourane and Goulding et al., Science, 30 Oct 2015.

우리가 팔이나 다리에 곤충이 내려앉으면 피부에 작은 털들이 가볍게 움직이고 여러분들은 이때 근질근질해서 그 피부를 긁어야(scratch) 한다. 이와 같이 피부 털의 가벼운 움직임에 반응하여 왜 긁게 되는지 그 메커니즘을 밝힌 것인데, 바로 척추(spinal cord)의 개재뉴런(interneuron), 즉 중개뉴런이 전적으로 담당한다는 것이다. 

따라서 척추 중개뉴런이 과다하게 발현되면 긁는 것이 증가되어 만성 가려움증(chronic itch)에 걸리게 된다. 

연구진은 또한 곤충에 의해 털들이 움직이는 가벼운 감각을 담당하는 척추 중개뉴런과, 모기에 물렸을 때의 아픔(pain)이나 상처가 나을 때의 따끔거림의 감각을 담당하는 중개뉴런은 다르다는 것도 밝혔다

척추에는 개재(간재)뉴런(interneuron)이 있는데 이들은 피부를 비롯한 몸으로부터 감각 정보를 받아 다른 뉴런에 전달하는 중개자(middlemen) 역할을 한다. 그런데 연구팀은 이 중개뉴런들이 뉴로펩타이드 Y(neuropeptide Y, NPY)라는 아주 적은 양의 단백질을 발현시킨다는 사실을 발견했다. 

아주 적다라는 것은 평상시에는 억제되지만 아주 짧은 시간에 적은 양을 발현시킨다는 것이다. 신경전달물질(neurotransmitter)은 두뇌를 통해 존재하고 흥분을 화학물질로 전달한다는 것은 알고 있지만, 이 NPY가 척추에서 어떤 역할을 하는지는 알려지지 않았었다. 

연구팀은 성인 쥐의 척추에서 NPY를 억제하는 중개뉴런(inhibitory interneurons)을 선택적으로 제거했다. 억제 중개뉴런을 제거했다는 것은 그 반대로 NPY 발현 양이 많다는 것을 의미한다. 그러자 1주일 안에 쥐들은 가벼운 터치(light touch)에만 과다하게 긁어 댔다. 설사 약물 주입으로 가려움과 아픔을 유발시켜도 이에는 반응하지 않았다. 

이번에는 화학유전자기법으로 NPY를 발현하는 중개뉴런(NPY expressing interneurons)을 침묵시켰다(silenced). 그 결과 대조그룹의 쥐들과 비교한 결과 NPY가 결핍한 쥐들(NPY-deficient mice)은 가벼운 터치에 더 이상 긁어 대지 않았다. 반면 약물 주입으로 인한 가려움과 아픔에는 과다하게 긁어댔다. 이것은 무엇을 의미하는가 하면 가벼운 터치 감각에만 긁어댐을 유발시키는 신경시스템의 독자적인 기전(통로)이 따로 있다는 것이다. 

연구팀은 더 나아가 NPY 중개뉴런 결핍 쥐의 척추의 전기활동을 기록해본 결과, NPY 중개뉴런은 털이 있는 피부로부터의 가벼운 터치 신호를 선택적으로 중개하고 있다는 사실을 발견했다. 그러나 손바닥같이 털이 없는 피부(glabrous skin or non-hairy)에서는 NPY 중개뉴런은 아무런 역할을 하지 않는다는 것이다. 

이것은 무엇을 의미하는가 하면 척추에는 두 개의 터치 감각 신경회로가 있다는 것으로, 하나는 털이 있는 피부를 위한 것이고 다른 하나는 털이 없는 피부를 위한 것이라는 것이다. 전자가 바로 털이 있는 피부를 담당하는 NPY 중개뉴런이라는 것이다. 

과학자들은 이번 연구결과가 만성 가려움증(chronic itch)에 시달리는 환자들을 위한 새로운 통찰력을 제시해주고 있다고 평가한다. 왜냐하면 만성 가려움증은 다양한 환경인 습진(eczema), 당뇨병 환자의 신경장애(diabetic neuropathy), 다발성(多發性) 경화증(multiple sclerosis), 그리고 특정 암에 의해(certain types of cancers)에 발병되기 때문이다. 

또한 가려움에 민감한 몇몇 사람들은, 알레르기 질환의 한 원인인 히스타민의 작용에 저항하는 약제인 항히스타민제(antihistamine drugs)에는 민감하지 않는데, 그 이유를 설명할 것으로 기대하고 있다.

특히 이번 연구는 척추에 이와 같은 특별한 터치 감각을 위한 전용의 뉴런 시스템이 존재한다는 것을 세계 최초로 밝힌 것이다. 

우리 몸의 피부에 질병 또는 전염병을 유발하는 진드기, 파리, 모기 등의 곤충을 감지해내는 이 뉴런 시스템이 과다하게 발현되면 긁어댐이 증가되고, 그 결과 만성 가려움증에 걸리게 된다. 따라서 좀 더 상상력과 창의력으로 척추의 뉴런 시스템과 털이 있는 피부의 가벼운 터치 감각과 만성 가려움증 사이의 상관관계를 밝혀 만성 가려움증을 극복할 수 있는 약을 개발하는데 집중할 필요가 여기에 있는 것이다. 

Science Daily – To scratch an itch is a hairy problem(29 Oct 2015)
Bourane and Goulding et al., "Gate control of mechanical itch by a subpopulation of spinal cord interneurons", Science, Vol. 350, no. 6260, pp. 550-554, 30 Oct 2015.

 

크기변환_사본-10632695_637493523030856_2757249799481243589_n차원용 소장/교수/MBA/공학박사/미래학자

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