인간의 뇌는 체내 산소 공급량의 약 20%를 사용합니다. 생리적 조건에서 소비된 산소의 1~2%가 활성산소(ROS)로 전환되어 산화 스트레스를 유발합니다. 다른 장기에 비해 뇌는 지질과 다불포화지방산의 비율이 높아 활성산소에 의한 손상에 특히 취약합니다. 뇌의 산화 스트레스는 세포 손상과 사멸을 유발하며, 알츠하이머병(AD), 파킨슨병(PD), 근위축성 측삭경화증(ALS)을 비롯한 수많은 신경퇴행성 질환의 진행과 관련이 있습니다.

CC:앤드류 길리스 출처: 위키미디어

파킨슨병을 예로 들면, 파킨슨병은 주로 운동 신경계를 침범하는 흔한 신경퇴행성 질환입니다. 이 질환은 중뇌의 흑질에 있는 세포들이 사멸하여 뇌의 관련 부위에서 도파민이 부족해지는 것이 특징입니다. 흑질 신경세포의 특징 중 하나는 나이가 들면서 신경멜라닌이 축적된다는 것인데, 파킨슨병에서는 신경멜라닌을 함유한 세포들이 소실될 가능성이 높습니다. 파킨슨병 환자의 뇌에서 도파민성 신경세포가 퇴화하는 기전은 복잡하고 아직 완전히 밝혀지지 않았지만, 연구 결과 뇌에서 산화된 지질, 단백질, DNA, RNA 수치가 증가한 것으로 나타났습니다. 이러한 산화 손상 바이오마커의 증가는 파킨슨병 및 그 진행이 뇌의 산화 스트레스 증가와 관련이 있음을 시사합니다.

매우 낮은 농도의 네르본산으로 전처리한 세포는 세포 생존율이 유의미하게 증가한 것으로 나타났다(그림 1).1.비) 

매우 낮은 농도의 NA로 전처리했을 때 세포 생존율이 유의미하게 증가했다. (그림 1.b)

슈퍼옥사이드 디스뮤타제MnSOD(그림 a) 및 Cu/ZnSOD(그림 b)의 발현 수준 증가

슈퍼옥사이드 디스뮤타제 효소인 Mn SOD(그림 2.a)와 Cu/Zn SOD(그림 2.b)의 발현 수준 또한 유의미하게 증가했다.

γ-글루타밀시스테인 합성효소(GCLC)의 발현 수준 증가(그림 3.c)

GCLC의 발현 수준 또한 유의미하게 증가했습니다. 그림 3.c에서

본 연구에서는 파킨슨병 모델로 6-히드록시도파민(6-OHDA)으로 자극하여 산화 스트레스를 유발한 쥐 갈색세포종(PC-12) 세포를 이용하여 네르본산의 신경 보호 효과를 조사하였다. 연구진은 PC-12 세포를 다양한 농도의 네르본산으로 48시간 전처리한 후, 네르본산과 6-OHDA를 함께 처리하여 추가로 48시간 동안 세포 산화 스트레스를 유도하였다. 매우 낮은 농도의 네르본산으로 전처리한 세포에서 세포 생존율이 유의하게 증가하였고, 지질 과산화의 지표인 말론디알데히드(MDA) 수치가 네르본산 처리 세포에서 유의하게 감소하였다. 또한, 슈퍼옥사이드 디스뮤타제와기음α-글루타밀시스테인 합성효소의 활성이 유의하게 증가했는데, 이는 네르본산 전처리가 세포의 항산화 방어 시스템을 활성화시켰음을 나타낸다. 이러한 실험 결과는 네르본산이 뇌에서 신경 보호 매개체로 작용할 수 있음을 시사한다.

참고 자료[1] Chen, Xueping 외.“신경퇴행성 질환에서의 산화 스트레스.” 신경 재생 연구 vol. 7,5 (2012): 376-85. doi:10.3969/j.issn.1673-5374.2012.05.009.

[2] 우메모토 히로키 외. "PC-12 세포에서 6-하이드록시도파민 유발 산화 스트레스에 대한 네르본산의 보호 효과." 오일 과학 저널, 제70권 1호(2021): 95-102. doi:10.5650/jos.ess20262

[3] Barnham, K., Masters, C. & Bush, A. 신경퇴행성 질환과 산화 스트레스. Nat Rev Drug Discov 3, 205–214 (2004).https://doi.org/10.1038/nrd1330

[4] Dauer W, Przedborski S. 파킨슨병: 기전 및 모델. Neuron. 2003;39:889–909.