국내 연구진이 젊은 근육세포와 노화된 근육세포가 전기자극에 다르게 반응한다는 사실을 발견하고, 이를 토대로 노화로 인한 근감소증(sarcopenia) 치료에 500㎐ 전기자극이 가장 적합하다는 사실을 밝혀냈다.

대구경북과학기술원(DGIST) 뉴바이올로지학과 김민석 교수와 김민영 씨(석박사통합과정) 연구팀은 8일 과학저널 '미 국립과학원회보'(PNAS)에서 노화된 골격근 세포(skMC) 회복에 500㎐ 전기자극(ES)이 가장 적합하고 젊은 근육세포 회복에는 50Hz가 적합하다는 사실을 실험으로 확인했다고 밝혔다.

연구팀은 이어 전기자극을 받은 근육세포는 칼슘 신호와 대사 활동이 증가하는 것으로 나타났다며 이 결과는 생체 전기 의학을 맞춤화하면 근감소증 같은 노화 관련 근육 질환 치료 효과를 극대화 하는데 도움이 될 수 있음을 시사한다고 말했다.

고령화가 빠르게 진행되면서 노화와 함께 근육 양 감소와 기능 약화가 빠르게 일어나는 근감소증도 증가하고 있으나 뚜렷한 치료법은 없는 상황이다. 현재 근감소증을 관리할 수 있는 유일한 방법은 사실상 운동뿐이다.

최근 전기자극 치료가 생체 및 시험관 실험에서 골격근 회복 효과를 보이면서 이를 통해 근감소증을 치료하려는 시도가 이어지고 있지만 적절한 재활 효과를 보여주지 못하고 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 이 연구에서 18세와 20세 젊은 사람과 66세와 68세 노인에게서 유래한 골격근 세포를 이용해 회복 유도에 가장 적합한 전기자극을 밝혀내고, 이렇게 찾은 최적화된 전기자극을 노화된 쥐에 가해 치료 효과를 확인했다.

6주 연속으로 매주 5회씩 젊은 골격근 세포(hYskMC)와 노화된 골격근 세포(hAskMC)에 전기자극을 가하는 전임상 연구 결과 두 세포는 같은 전기자극에도 다르게 반응하는 것으로 나타났다.

특정 조건의 전기자극은 골격근 세포가 커지고 강해지는 현상을 유도했으며, 노화된 골격근 세포의 회복에는 500㎐의 전기자극이, 젊은 골격근 세포의 회복에는 50㎐의 전기자극이 가장 효과적인 것으로 나타났다.

특히 최적화된 전기자극이 가해진 골격근 세포에서는 칼슘 신호 전달, 노화, 신진대사, 근육 확대 효과 등이 회복됐으나 적합하지 않은 전기자극이 가해지면 오히려 근육 손상이 일어나는 것으로 나타났다.

또 노화된 쥐에게 500㎐ 전기자극을 가하자 근육의 두께가 증가하고 수축력이 회복되는 등 근육 특성이 어린 쥐에서 관찰되는 수준으로 개선된 것으로 확인됐다.

최적화 전기자극을 받은 노화 골격근 세포의 RNA 염기서열 분석 결과 근육 형성, 근섬유 분화, 신경계 발달 등과 관련된 유전자 발현도 회복된 것으로 나타났다.

연구팀은 최적화된 전기자극 치료법을 '실버 전자약'(silver electroceuticals)으로 명명하고, 이 연구 결과는 전자약 방식이 근감소증 치료를 위한 대안이 될 가능성을 보여주는 것이라고 밝혔다.

이어 "이 연구가 부작용을 최소화하면서 근감소증을 치료할 수 있는 전기 치료법의 길을 열어 개인 맞춤형 생체 전자 의학을 실현하는 데 도움이 될 것으로 기대한다"고 덧붙였다.