다나파버 암연구소의 연구진은 cell 최근호에 기고한 논문에서, "운동을 하지 않는 마우스의 유전자 하나를 조작함으로써 2주 동안 지구력 운동(endurance exercise)을 한 것과 동일한 건강증진효과(심근증식 효과)를 거둘 수 있다"고 발표하였다. 연구진이 조작한 유전자는 C/EBPβ로서 심근재생을 통하여 인간의 손상된 심장을 회복시키는 전략을 수립하는데 도움이 될 것으로 보인다. 한편'C/EBPβ 유전자 조작 마우스'의 확대된 심장은 심장 스트레스(cardiac stress)에 저항성을 띠는 것으로 나타나, 심장판막 질환이나 고혈압을 예방.치료하는 전략을 수립하는데도 기여할 것으로 보인다. 과학자들은 최근에 와서야 '성체 심근세포가 분열하여 새로운 심근세포를 생성할 수 있다'는 사실이 밝혀낸바 있다. 이번 연구는 '운동에 반응하는 유전자'와 '심근증식을 촉발하는 분자경로'를 최초로 밝혀냈다는 데 의의가 있다. 운동이 대사와 골격근에 유익한 효과를 미친다는 것은 잘 알려진 사실이다. 그러나 우리는 '운동이 심장 자체에 보다 직접적인 영향을 미쳐 심부전을 예방할 수 있을 것'이라는 가설을 설정하였다'고 연구진은 말했다. 대부분의 선행연구들이 질병에 걸린 심장을 사용한 데 반하여, 이번 연구의 연구진은 건강한 심장을 대상으로 하여, 지구력 운동을 한 후에 심장에 나타나는 변화를 집중적으로 연구하였다. 운동에 반응하여 심근이 확대되는 효과, 즉 양성 심장비대(benign hypertrophy)는 운동선수의 심장에 많이 나타난다고 하여 스포츠맨심장(athlete's heart)이라고도 불린다. 연구진은 이번 연구에서, 양성 심장비대가 병적 심장비대(pathological hypertrophy, 고혈압 환자 등에서 나타나는 심장비대와 심장 손상)와는 판이하게 다른 일련의 분자 경로를 밟는다는 사실을 밝혀내었다. 병적 심장비대와 관련된 분자경로는 광범위하게 연구되어 왔지만, 양성 심장비대를 유발하는 분자경로에 대해서는 알려진 것이 거의 없다. 연구진은 운동이 양성 심장비대를 유발하는 데 관여하는 유전자를 찾아내기로 경정하고 연구에 착수하였다. 연구진은 먼저 건강한 성체 마우스를 매일 헤엄치게 하면서 운동시간을 늘렸다. 그 결과 14일이 지나, 마우스의 ㅅ미장이 약간 비대해진 것으로 나타났다. 한편 연구진은 대동맥의 혈류가 제한된 마우스의 심장을 관찰한 결과 심장이 병적으로 비대해진 것을 발견했다. 연구진은 이상에서 얻어진 양성 심장비대와 병적 심장비대를 가진 마우스들을 대상으로, 두 가지의 심장비대에서 나타나는 전사인자의 발현 상태를 비교하였다. 비교분석 결과, 양성 심장비대 마우스와 병적 심장비대 마우스의 결정적인 차이는 두 가지인 것으로 밝혀졌다. 첫 번째는 C/EBPβ로서, 양성 심장비대 마우스에서는 활성이 감소했지만, 병적 심장비대 마웃스에서는 활성이 증가한 것으로 나타났다. 두 번째는 CITED4로서, 양성 심장비대 마우승에서는 활성이 증가했지만, 병적 심장비대 마우스에서는 활성이 감소한 것으로 나타났따. 이상의 관찰결과를 기반으로 하여, 연구진은 다음과 같은 의문을 품게 되었다: "C/EBPβ가 건강한 마우스의 (운동에 의한) 양성 심장비대를 초래하는 요인이라면, 운동을 하지 않는 건강한 마우스의 C/EBPβ발현을 감소시키더라도 운동을 한 것과 똑같은 양성 심장비대를 유발할 수 있지 않을까?" 대답은 yes였다. 연구진이 건강한 마우스의 유전자를 조작하여 C/EBPβ의 발현을 감소시킨 결과, CITED4의 발현이 증가하고 심근세포가 분열.증식하여, 이 마우스들은 운동을 한 것과 흡사하게 건강한 심장을 갖게 되었다. 더욱 놀라운 것은, 'C/EBPβ 우전자 조작 마우스'가 운동을 하지 않더라도 운동능력이 향상되어, 운동을 한 마우스와 동일한 운동능력을 갖게 되었다는 점이다. 더욱이 'C/EBPβ 유전자 조작 마우스'는 대동맥의 혈류가 제한되더라도 심부전이 발병하지 않은 것으로 나타났는데, 이는 강화된 심근세포의 저항성이 증가했기 때문인 것으로 보인다. 그러나 연구진은 C/EBPβ와 CITED4가 모종(某種)의 경로를 통하여 심부전에 대한 저항성을 증가시켰을 가능성을 배제하지 않고 있다. 이번 연구는 운동에 의한 심장비대를 초래하는 분자경로에 대한 이해를 높이고, C/EBPβ의 발현을 억제하는 약무을 개발하는 데 기여할 것으로 보인다. '운동이 심장에 좋은 영향을 미치는 경로를 이해하면, 운동을 하지 않더라도 운동의 장점을 취할 수 있기 때문에, 운동을 할 수 없는 환자의 심장기능을 강화시키는 데 큰 도움이 된다."고 연구진은 말했다. 나아가 이번 연구는 손상된 심장을 회복시키는 전략을 수립하고, 심장판막질환이 고혈압을 예방.치료하는 데도 기여할 것으로 보인다. (Figure 원본)http://gift.kisti.re.kr/data/file/GTB/freund/freund_1293610728326.jpg <논문원본> "C/EBPβ control exercise-induced cardiac growth and protects against pathological cardiac remodeling", Cell, 2010; 143(7): 1072-1083 DOI: 10.1016/j.cell.2010.11.036 http://www.sciencedaily.com/releases/2010/12/101223130152.htm