- 면역세포에 의한 나쁜 지방세포 제거와 교체 과정 규명 -
[연구필요성]
비만 시 지방조직에는 염증반응을 유발하고 크기가 큰 나쁜 지방세포들이 축적됨. 나쁜 지방세포들은 당뇨병, 지질대사 이상을 포함한 대사질환의 원인이 되기 때문에 이를 적절하게 제거하여 건강한 지방세포를 유지하는 과정이 중요함. 지방조직 안에 특정 면역세포가 비만 시 나쁜 지방세포의 축적을 억제하는 자가보호 기전은 제안된 바가 있으나 이에 대한 구체적인 과정은 잘 알려지지 않았음. 그러므로 지방조직 내 자가보호 작용을 할 수 있는 특정 면역세포를 동정하고 그 작용과정을 이해하는 것은 새로운 대사질환 치료법 개발의 핵심이 될 수 있음.
[연구성과/기대효과]
본 연구에서는 지방조직 내 존재하는 특정 면역세포들이 나쁜 지방세포의 교체 과정을 매개할 수 있음을 최초로 규명함. 지방조직 특이적으로 비만 상황에서 생성되는 면역세포들은 염증반응을 보이고 크기가 큰 나쁜 지방세포의 선택적 사멸을 유도함. 동시에 일부 특정 면역세포는 지방조직 줄기세포의 분열을 촉진해 건강한 새로운 지방세포 생성에 관여하여 자가보호 과정에 참여함.
본 연구는 지방조직 특이적인 면역세포들이 나쁜 지방세포를 제거하고 새롭고 건강한 지방세포를 생성하여 지방조직을 건강하게 유지하려는 자가보호 기전이 존재함을 새로이 제안함. 이는 비만 극복 및 대사질환 치료제 개발의 새로운 표적이 될 것으로 예상됨.
[본문]
비만은 각종 대사질환(당뇨병 및 심혈관계 질환 등)을 유발하는 핵심 위험요인으로 전세계적으로 엄청난 사회경제적 손실을 야기한다(약 2조 달러, 2020년도 기준). 비만 시 지방조직 내 염증반응을 유발하고 크기가 큰“나쁜 지방세포”의 비율이 증가한다. 이와 같은 나쁜 지방세포의 축적은 당뇨병, 고지혈증, 심혈관질환 등 다양한 대사질환의 원인이 된다. 따라서 나쁜 지방세포를 제거하고 건강한 새로운 지방세포로 교체하는 자가보호 과정은 지방조직의 염증반응을 낮추고 비만 시 과도한 지방을 안전하게 저장할 수 있게 도와줄 수 있다. 하지만 이와 같은‘지방세포 교체’를 통한 자가보호 과정이 어떻게 조절되는지에 대해서는 알려진 바가 없다.
최근 서울대학교 자연과학대학 생명과학부 김재범 교수 연구진과 POSTECH 김종경 교수 연구진은 지방조직 내 면역세포의 일종인 “불변성 자연살해 T (invariant natural killer T, iNKT) 세포”가 지방세포 교체 과정에서 핵심적인 역할을 할 수 있음을 발견하였다.
[연구결과]
Unique adipose tissue invariant natural killer T cell subpopulations control adipocyte turnover in mice
Sang Mun Han, Eun Seo Park, Jeu Park, Hahn Nahmgoong, Yoon Ha Choi, Jiyoung Oh, Kyung Min Yim, Won Taek Lee, Yun Kyung Lee, Yong Geun Jeon, Kyung Cheul Shin, Jin Young Huh, Sung Hee Choi, Jiyoung Park, Jong Kyoung Kim & Jae Bum Kim
Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-023-44181-3)
본 연구에서는 지방조직 내 특정 iNKT 세포 아집단이 비만 상황에서 새롭게 생성되며, 높은 세포사멸능력을 통해 크기가 크고 염증성 지방세포의 사멸을 선택적으로 유도할 수 있음을 밝혔다. 반면, 지방조직 내 다른 iNKT 세포 아집단은 지방조직 줄기세포의 분열을 촉진해 새로운 지방세포 생성에 관여함을 규명하였다.
본 연구는 특정 면역세포가 지방조직 내에서 나쁜 지방세포의 제거 및 교체 과정을 조절하는 기전을 밝힘으로써 해당 면역세포가 지방조직을 건강하게 유지하는 데에 중요한 역할을 담당함을 최초로 제시하였다. 이와 같은 특정 면역세포 작용의 발견은 비만 극복 및 대사질환 치료법 개발에 있어 새로운 장을 열었다고 할 수 있다.
이번 연구성과는 생물학 분야의 최고 국제 학술지 중 하나인 ‘네이처 커뮤니케이션스 (Nature Communications)’ 온라인 판에 2023년 12월 21일자 게재되었다. 본 연구는 과학기술정보통신부의 리더연구자지원사업의 지원을 받아 수행되었다.
[용어설명]
- ○불변성 자연살해 T 세포 (iNKT cell)은 면역세포인 T 세포의 일종이다. 주요조직적합복합체 (MHC) 분자에 전시된 단백질 항원을 인지하는 일반적 T 세포와 다르게 iNKT 세포는 1형 MHC와 유사한 CD1d 분자에 전시된‘지질항원’을 특이적으로 인지한다는 특성을 가진다. 이와 같은 항원 특이성은 iNKT 세포의 특이한 T 세포 수용체에서 기인하며 iNKT 세포는 한 종류의 알파 사슬과 제한된 종류의 베타 사슬을 가짐으로써 CD1d 분자에 전시된 지질항원을 인지할 수 있게 된다. iNKT 세포는 다양한 조직에 존재하며 사이토카인 분비나 표적 세포 사멸을 유도하는 등의 기능을 수행한다.
[그림설명]
그림. 지방조직 iNKT 세포에 의한 지방세포 교체 과정 조절
지방조직에 존재하는 특정 iNKT 세포들은 비만 시 세포사멸능이 높은 아집단으로 분화하며 비만 동물의 지방조직에 축적된 큰 염증성 지방세포의 사멸을 유도한다. 반면 지방조직 iNKT17 세포는 지방조직 줄기세포의 분열을 통해 건강하고 새로운 지방세포 생성을 촉진한다.