‘사랑의 호르몬’이라고도 불리는 옥시토신이 손상된 심장 조직을 회복시킨다는 새로운 연구 결과가 발표되었다. 해당 연구결과는 미국과학진흥연구회 운영 포털 ‘유레카얼럿(EurekAlert)’에 소개되었으며, 국제학술지인 ‘세포‧발달생물학 최신연구(Frontiers in Cell and Developmental Biology)’ 9월 30일자에 게재되었다.

사랑의 호르몬, 옥시토신

옥시토신은 산모의 출산과 모유수유를 돕는 기능이 있어 모성과 관련된 호르몬이라는 인식도 널리 퍼져있다. 아기와의 애착형성에 주요한 역할을 함은 물론, 아기와의 유대가 깊어질수록 옥시토신이 더 많이 분비되는 것으로 확인되었다. 이외에도 연인간의 사랑은 물론 예술, 운동, 사회적 커뮤니케이션에서 만족감을 얻을 수 있도록 한다.

이에 옥시토신은 ‘행복 호르몬’ 또는 ‘사랑의 호르몬’이라고도 불린다. 옥시토신이 신체적 및 정신적 건강에 좋은 영향을 미친다는 근거는 꾸준히 제시되었다. 예컨대 다른 사람과의 스킨십이나 프리허그가 실제 건강에 긍정적 효과를 보였다는 결과 역시 포옹으로부터 분비되는 옥시토신이 작용한 결과라 볼 수 있다.

미시간 주립대학 연구팀은 제브라피쉬(zebrafish)의 심장과 인간 세포 배양을 통해 옥시토신이 예기치 못한 효과로 작용한다는 것을 확인했다. 옥시토신이 심장의 외층(심외막)에서 파생된 줄기세포가 심장의 중간층인 심근으로 이동시키고, 심근세포로 발달하도록 촉진한 것이다.

물고기의 심장을 얼려 실험해보니

일반적으로 심장마비가 오면 상당수의 심근 세포가 사멸한다. 특히 심근세포는 고도 발달된 세포이기에 인체에서 스스로 보충할 수 없다. 다만 기존 연구에 의하면 심외막 세포 중 일부가 심근세포 외에도 다른 심장 세포도 재생시킬 수 있는 ‘심장외막유래 전구세포(Epicardium-derived Progenitor Cells, 이하 EpiPCs)’라는 줄기세포로 분화될 수 있다. 그러나 일반적으로 줄기세포 EpiPC의 생성은 인간의 심장 재생 효과에 있어 비효율적이다.

연구팀이 연구 대상 동물로 제브라피쉬를 선정한 이유는 제브라피쉬가 뇌, 망막, 내장, 뼈 등 장기 재생능력이 뛰어나기 때문이다. 특히 제브라피쉬의 심장은 4분의 1이 손상되어도 재생하는 뛰어난 복구능력을 갖췄다. 이러한 심장 재생은 심근세포의 증식에 따른 것이지만, 전구세포 EpiPCs에 의해서기도 하다.

연구팀은 제브라피쉬의 심장을 냉동시켜 손상을 입힌 후, 3일 이내에 옥시토신에 관여하는 메신저 RNA(mRNA)가 무려 20배까지 증가한다는 것을 발견했다. 더불어 옥시토신이 제브라피쉬의 심외막으로 이동, 옥시토신 수용체에 결합함으로써 전구세포 EpiPC가 생성되도록 자극한다는 것을 발견했다.

옥시토신, 인체 조직에도 재생 효과 보여

연구팀은 옥시토신이 인체 조직 세포 배양에서 마찬가지의 영향을 보인다는 것을 확인했다. ‘인간 유도 만능 줄기 세포(human Induced Pluripotent Stem Cell, 이하 hIPSC)’를 자극해 전구세포 EpiPC를 생성하는데, 이 속도가 기존보다 최대 2배에 달하는 속도로 확인되었다. 기존 쥐 실험에서 전구세포 EpiPC 생성을 촉진하는 결과를 보였던 다른 물질들보다 훨씬 강력한 효과를 보였다.

반대로 옥시토신 수용체를 억제했을 경우, 인간의 전구세포 EpiPC에 의한 재생효과가 떨어지는 것으로 나타났다. 연구팀은 옥시토신과 전구세포 EpiPC의 연결이 세포의 성장과 분화‧이동을 조절하는 중요한 역할로서 알려진 ‘TGF-β 신호전달경로’임을 함께 확인했다.

연구팀은 이번 결과가 심장마비가 온 인간의 심장을 소생시키는 데에 활용될 수 있을 것이라 기대감을 표명했다. 심근 세포는 심장의 수축을 담당하는 근육세포로, 자연적인 보충이 어려운 만큼 심장마비로 다량의 심근세포 기능이 소실된 환자에게 효과적일 것으로 보인다.

연구의 주저자인 아이토르 아귀레(Aitor Aguirre) 교수는 “사랑 호르몬으로도 알려진 옥시토신이 제브라피쉬와 인간 세포 배양에서 손상된 심장의 회복을 활성화, 인간의 심장 재생을 위한 잠재적 새로운 치료법의 문을 열었다”고 말했다. “옥시토신을 통한 심장 재생이 부분적일지라도 환자에게는 큰 이점이 될 수 있다”고도 덧붙였다.

연구팀은 “옥시토신으로 인간의 심장을 재생시키는 기법이 실용화되기 위해서는, 동물을 대상으로 한 추가적인 임상시험 후 인간을 대상으로 한 임상시험이 진행돼야 할 것”이라며 추가 연구 계획을 밝혔다.