늑대거북을 대상으로 한 연구는 심장이 산소없이 생존 할 수 있도록 프로그램 될 수 있음을 보여준다.

영국 맨체스터대 (University of Manchester)과 미국 노스텍사스대(University of North Texas) 과학자들은 초기 생체 내에서 저산소 환경을 극복하기 위해 태아의 심장이 유전적으로 프로그램 될 수 있다는 사실을 처음으로 밝혔다.

영국 BBSRC(Biotechnology and Biological Sciences Research Council)가 처음으로 늑대거북(Common snapping turtle, Chelydra serpentina)에 대한 연구결과, 거북이 산소 없이 최대 6개월간 생존 할 수 있도록 돕는 심장의 생물학적 기전을 제시했다.

연구팀에 따르면, 태내에서 태아 발달시기는 낮은 수준의 산소에 노출돼 동물의 심장이 저산소증에 더 탄력적으로 대처할 수 있도록하고 있다.

맨체스터대 일란 루어(Ilan Ruhr) 박사와 지나 갈리(Gina Galli) 박사가 이끄는 연구는 저산소 상태로 인한 심장의 손상을 완화시키는 치료법에 도움을 줄 수 있다.

연구는 최근 영국 왕립학회 논문집 B(Proceedings of the Royal Society B)에 게재됐다.

저산소증(hypoxia)은 심장마비 시 발생하며 심장이식 수술 중에는 심장을 손상시킬 수 있다.

연구팀은 태아 발달과정에서 저산소 환경에 노출되면 심장세포가 무산소 환경에 견딜 수 있는 능력을 보유한 핵심 유전자를 켜거나 끌 수 있는 유전체(genome)에 후천적인 변화를 일으킨다고 밝혔다.

루어 박사는 “거북은 빙판 아래나 산소가 거의 없는 곳에서 오랜 기간 동안 생존 할 수 있는 놀라운 생물”이라며 “태대 발달과정에서 저산소증에 일찍 노출 됨으로써 낮은 산소 환경에 대해 거북이가 갖는 내성의 정도를 변경하는 것이 가능하다는 사실을 처음으로 보여주게 되어 기쁘게 생각한다”고 말했다.

이어 그는 “이제 우리는 인간의 심장에서 낮은 산소 환경에 대한 내성을 전환 할 수 있는 후성 유전 약물 개발에 산소 없이 오랫동안 생존하는 거북의 후성 신호를 분리하기를 희망한다”고 덧붙였다.

연구팀은 저 산소증으로 인한 손상 위험이 가장 큰 기관 중 하나인 심장을 연구하고 있다. 연구진은 정상적인 수준의 산소(21 % O2) 또는 일반 수준의 절반(10 %)에서 태아로 살았던 어린 거북이에서 심장 근육 세포를 분리했다. 이 과정은 자연에서 일어나는 일을 모방 한 것으로 거북의 둥지 바닥에 있는 알은 저산소 상태에 더 많이 노출된다.

연구팀은 세포질 칼슘 (myofilaments로 알려진 심장의 수축성 단백질에 결합), pH 및 반응성 산소종(우리가 모두 가지고있는 분자로 조직이 너무 빨리 재산소화될때 독성을 가질 수 있다)을 측정하면서 청소년의 거북이를 산소 수준을 낮췄다.

갈리 박사는 “거북과 인간의 심장 세포는 해부학적으로 매우 유사하므로 산소가 없는 환경에서 어떤 요소로 인해 생존 할 수 있는지 이해할 수 있다”면서 “우리의 연구는 이 동물들에서 저산소증에 일찌감치 노출되면 그들의 근섬유를 손상으로부터 보호 할 수 있는 반응성 산소종의 양을 줄이고 산소가 없는 상태에서 정상적으로 수축 할 수 있음을 보여주었다”고 말했다.

이어 그는 “산소 결핍에서 인체 심장을 보호하기 위한 메커니즘을 전환 할 수 있는 약물은 장점 클 것”이라며 “예를 들어, 심장마비의 위험이 있는 개인을 보호하거나 장기 이식을 위해 장기를 보호 할 수 있다”고 덧붙였다.