고혈압이 이미 진행된 골관절염의 진행을 더욱 가속할 수 있는 기전을 국내 연구진이 규명했다. 사진=게티이미지뱅크. 골 관절염은 나이가 들수록 흔해지는 대표적인 관절질환이다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 골관절염 환자의 약 73%가 55세 이상이다. 그동안 노화나 신체적 외상 등에 따른 관절의 마모와 손상이 주요 원인으로 여겨져 왔다. 그런데 고혈압이 노화나 손상으로 이미 취약해진 관절의 골관절염 진행을 가속할 수 있다는 점과 그 구체적인 작동 원리를 국내 연구진이 밝혀냈다. 고혈압이 단순히 혈압과 혈관만의 문제가 아니라 노화하거나 다친 관절의 연골 파괴를 촉진할 수 있다는 것이다.
류제황 전남대 교수와 인제대 전장수 석좌교수 공동연구팀이 수행한 이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언스(science)’에 지난 1일(현지 시각) 게재됐다.
골관절염과 고혈압은 서로 별개의 질환처럼 보인다. 하지만 고혈압이 있는 사람에게 골관절염 위험이 높거나 질환이 더 심하게 나타나는 연관성은 이전 연구에서도 보고돼 왔다. 하지만 두 질환이 어떤 생물학적 기전으로 연결되는지는 불분명했다.
연구팀은 45세 이상 성인 3만6820명의 국민건강영양조사 데이터를 분석해 고혈압이 있는 사람일수록 골관절염 유병률이 높고, 관절의 구조적 손상이 심할수록 고혈압과의 연관성도 강해지는 것을 확인했다.
이어 두 가지 생쥐 모델을 이용한 실험에서 고혈압이 실제로 노화하거나 손상된 관절의 상태 악화를 촉진한다는 사실을 확인했다. 구체적으로 관절 연골의 손상이 심해지고, 연골 아래 뼈가 비정상적으로 두꺼워지는 등 골관절염의 구조적 변화가 더욱 뚜렷하게 나타났다.
이러한 손상 과정에는 뇌에서 분비되는 호르몬과 관절에 존재하는 이 호르몬의 수용체가 관여했다.
두 요소가 만나면 연골을 분해하는 효소의 생성이 증가했다. 동시에 관절을 만들고 유지하는 데 필요한 콜라겐과 아그레칸 같은 연골 구성 성분의 생성은 억제됐다.
유전자 발현 분석 결과, 고혈압 상태의 생쥐에서는 아르기닌 바소프레신(AVP)이라는 뇌에서 분비되는 호르몬의 혈중 농도가 증가했다. AVP는 혈액을 타고 이동해 관절액으로 들어갔다.
고혈압이 골관절염을 악화시키는 과정 그래픽 설명 고혈압 → 혈중 AVP 증가 → 손상·노화된 연골의 AVPR1A 증가 → NR4A3 활성화 → 연골 분해 ↑·연골 생성 ↓ → 골관절염 악화. 건강하고 젊은 관절 연골에서는 이 호르몬이 결합하는 수용체가 매우 적게 발현됐다. 하지만 기계적인 손상이나 노화가 일어나면 상황이 달라졌다.
노화하거나 손상된 연골에서는 AVPR1A라는 수용체의 발현이 크게 증가했다. 혈액을 타고 온 AVP가 이 수용체와 결합하면 NR4A3라는 유전자 조절인자가 활성화됐다.
이때부터 연골을 손상시키는 연쇄반응이 시작됐다. 연골세포는 연골을 분해하는 효소를 지나치게 많이 만들어 내는 동시에, 연골을 만들고 유지하는 데 필요한 단백질의 생산은 줄였다.
연구진은 인공무릎관절 전치환술을 받은 환자에게서 확보한 손상된 무릎 연골과 상대적으로 건강한 연골, 관절액도 비교했다. 손상된 사람의 연골에서는 AVPR1A 수용체와 바소프레신 관련 생체표지자의 수치가 더 높게 나타났다.
연구진은 이어 AVPR1A 유전자를 제거하거나 렐코밥탄이라는 바소프레신 수용체 길항제(호르몬의 작용을 차단하는 물질)를 무릎 관절에 직접 주입했다. 그러자 고혈압이 연골 손실을 가속하는 현상이 억제됐다.
반면 생쥐에게 일반적인 혈압강하제를 투여했을 때는 연골 상태가 개선되지 않았다.
이는 단순히 혈압을 낮추는 것만으로는 이번 실험에서 관찰된 고혈압에 따른 연골 손상 악화를 막지 못했지만, AVP가 결합하는 AVPR1A 수용체를 직접 차단하면 연골 손상의 가속을 억제할 수 있었다는 의미다.
연구진은 이번에 밝혀낸 AVP-AVPR1A 신호 경로를 표적으로 삼으면 고혈압으로 인한 골관절염 진행을 늦추는 새로운 전략으로 활용할 가능성이 있다며 치료제 개발을 위한 후속 연구를 진행할 계획이다.
관련 논문 주소: https://doi.org/10.1126/science.aed8207