망막의 "당뇨병" 혈관에 대한 세린: 연구 결과

하버드/보스턴 어린이 병원 연구팀이 Theranostics 저널에 발표한 논문 에 따르면, 저산소성 망막병증의 전형적인 마우스 모델에서 일반적인 아미노산인 세린을 보충했을 때 망막 혈관의 비정상적인 증식(신생혈관형성)이 유의미하게 억제되었습니다. 이러한 "비정상적인" 혈관 형성은 미숙아 망막병증과 증식성 당뇨망막병증의 두 가지 주요 원인의 기저에 있습니다.

아이디어의 요점

저산소 상태에서 광수용체는 에너지 고갈을 경험하고 "혈관을 더 많이 만들라"는 신호를 보냅니다. 이로 인해 연약하고 누출되는 모세혈관이 많이 생깁니다. 저자들은 망막에 세린(단일 탄소기 대사에 중요한 아미노산이자 여러 지질의 전구체)을 공급하면 이러한 병리학적 반응이 약화되는지 시험했습니다. 답은 '예'이며, 매우 설득력이 있습니다.

그들은 정확히 무엇을 했나요?

• 산소 유발 망막병증(OIR) 모델이 사용되었습니다. 갓 태어난 쥐를 75% O₂에 넣어 키운 다음 공기 중으로 옮겼습니다. 그 결과, 쥐는 "파동과 같은" 죽음을 맞이하고 생후 17일째에 신생 혈관 생성이 최고조에 달하는 망막 저산소증이 나타났습니다.
• 세린은 상대적 저산소증 기간 동안 전신적으로(복강 내 또는 경구) 투여되었습니다. 반대 효과를 보기 위해 산모들은 세린/글리신 함량이 낮은 사료를 따로 섭취했습니다.
• 각 군을 신생혈관 형성 영역과 "무혈" 영역으로 비교하고, 망막에 대한 "다중 오믹" 분석(대사체학, 지질체학, 단백질체학, scRNA-seq)을 수행했습니다. 또한, 약리학적 분석을 통해 지방산(에토목시르/말로닐-CoA)과 미토콘드리아 ATP 합성효소(올리고마이신)의 β-산화를 차단하여 세린의 작용을 확인했습니다.

주요 결과

• 병적인 혈관이 적었습니다. 세린은 신생혈관 형성 면적을 현저히 줄였지만, 반대로 산모의 식단에 세린/글리신이 결핍된 경우 신생혈관 형성 면적이 증가했습니다.
• 에너지가 이 이야기의 중심입니다. 지방 산화(FAO) 또는 산화적 인산화(OXPHOS)가 억제되었을 때 세린의 효과는 사라졌습니다. 즉, 이러한 보호는 미토콘드리아에 의존합니다. 프로테오믹스에서는 OXPHOS 단백질의 증가가 관찰되고, 전사체학에서는 간상세포 광수용체 클러스터에서 "호흡" 유전자의 증가와 혈관신생 신호의 감소가 관찰됩니다.
• 지질 추적. 가장 흔한 막 인지질인 포스파티딜콜린은 망막에서 증가하는데, 이는 막(광수용체)의 회전율이 매우 높은 조직에서 나타나는 당연한 현상입니다.
• 후보 매개체: HMGB1은 저산소 상태에서 세린이 혈관신생 신호를 억제하는 가능한 노드 조절자로 확인되었습니다.

왜 이것이 중요한가요?

오늘날의 "중증" 치료법인 레이저와 항-VEGF 주사는 시력을 보호하지만, 특히 유아의 경우 한계와 잠재적 위험을 안고 있습니다. 망막 신경 세포 대사를 표적으로 삼는 간단한 영양 전략은 치료 과정 간의 완만한 보완 또는 "연결" 역할을 할 수 있습니다. 인체 관찰 데이터는 간접적으로 일관성을 보입니다. 낮은 세린 수치는 황반 신생혈관형성과 관련이 있으며, 세린/글리신 경로 리모델링은 미숙아망막병증(ROP)과 당뇨병성 망막병증에서 보고되었습니다. 이 연구는 비록 모델이기는 하지만 인과관계를 추가합니다.

조심하세요: 지금은 쥐입니다

• OIR은 인간 질병의 완전한 사본이 아닌 모델입니다. 세린 복용량을 인간에게 직접 "전달"하는 것은 불가능합니다.
• 전신 아미노산 보충은 "무해한 비타민"이 아닙니다. 어떤 경우에는 과도한 아미노산/대사 변화로 인해 부작용이 나타날 수 있습니다.
• 임상 연구가 필요합니다. 안전 요법, 효능 창구(조산아 대 당뇨병성 망막증 성인), 항-VEGF와의 병용 및 기준 혈관 리모델링에 미치는 영향 등이 있습니다.

다음은 무엇인가요?

논리적인 다음 단계는 미토콘드리아 기능/망막 지질 프로필 바이오마커를 이용한 소규모 임상 시범 실시, 기존 치료법과 병용하여 세린을 테스트하고, 전신 아미노산 부하 없이 표적 개입을 위한 정확한 "분자 노브"(동일한 HMGB1)를 찾는 것입니다.