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이웃집과학자

뇌 시상하부 인슐린, "성장 호르몬에 기여"

By 이웃집과학자

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DGIST 뇌·인지과학전공 김은경 교수(뇌대사체학 연구센터장) 연구팀이 뇌의 시상하부 내 실방핵(paraventricular nucleus)에서 생성된 인슐린이 성장호르몬 생성에 기여한다는 생물학적 현상을 규명했습니다. 이번 연구 결과는 아동기와 청소년기의 스트레스성 성장 지연 원인을 밝히기 위한 새로운 연구 지표가 될 것으로 기대됩니다. 해당 연구는 <The Journal of Clinical Investigation Insight

>에 게재됐습니다.

  • 실방핵(paraventricular nucleus:PVN)

시상하부를 구성하는 여러 신경핵들 중 하나. 호르몬 분비를 통해 삼투압, 식욕 및 스트레스에 대한 신체 반응 등의 조절을 매개합니다.


뇌 시상하부에서도 생성되는 인슐린

주로 췌장에서 분비되는 인슐린은 혈당 조절 호르몬으로 잘 알려져 있지만 이와 별개로 시상하부를 비롯한 다양한 뇌 영역에서도 소량의 인슐린이 합성된다는 보고들이 있어 왔습니다. 하지만 뇌에서 만들어진 인슐린이 정확히 뇌의 어느 영역 신경세포에서 생성되며 어떠한 생리적인 역할을 담당하는지 밝혀지진 않고 있습니다.


정상 및 스트레스 상황에서, 시상하부 실방핵 내 신경분비세포에서 만들어지는 인슐린에 의한 뇌하수체 성장호르몬 생성 조절을 보여주는 모식도

출처DGIST

이에 김은경 교수 연구팀은 다양한 면역조직화학 분석 방법들을 통해 시상하부에서 생성된 인슐린이 실방핵에 있는 소세포성 신경분비세포에서 주로 합성된다는 사실을 최초로 발견했습니다. 또한 소세포성 신경분비세포에서 분비되는 호르몬이 다양한 뇌하수체 전엽 호르몬의 생산을 조절한다는 점에 착안해 합성된 인슐린이 뇌하수체 전엽 호르몬의 유전자 발현과 분비를 조절한다는 가설을 세웠습니다.

  • 면역조직화학immunohistochemistry)

항원항체반응의 특이성을 이용해 조직 혹은 세포에 있는 특정한 단백질을 가시화하여 광학현미경, 또는 전자현미경으로 관찰할 수 있도록 고안한 기법입니다.

  • 신경분비세포(neurosecretory cell)

개체 발생적 또는 형태적으로 신경세포이지만 그 축삭말단은 다른 신경세포와 시냅스 결합을 하지 않고 모세혈관 내피세포의 기저막에 존재하면서 내분비기능을 겸하는 신경세포입니다.


뇌에서 만들어지는 인슐린의 기능

연구팀은 이를 증명하고자 뇌에서 생성된 인슐린 발현을 억제하는 바이러스를 제작했고 이를 성체 생쥐의 시상하부 실방핵에 주입했습니다. 그 결과 여러 뇌하수체 전엽 호르몬들 중 오직 성장호르몬의 유전자 발현과 분비만 억제되는 것을 관찰했습니다. 또한 어린 생쥐의 시상하부 실방핵에 인슐린 발현을 억제하는 바이러스를 주입하자 뇌하수체 성장호르몬의 생성이 억제돼 생쥐의 성장이 지연됨을 확인했습니다.

실방핵 내 인슐린이 뇌하수체 전엽에서 만들어지는 성장호르몬의 조절에 기여한다.

출처Pixabay

추가로 성체 쥐와 어린 쥐에 구속 스트레스를 주었을 때, 시상하부 실방핵 내 인슐린 발현이 억제됐고 이 때 실방핵 내에 인슐린을 과발현하는 바이러스를 주입하자 뇌하수체 성장호르몬 생성이 증가해 만성 억제 스트레스에 의해 유발되는 성장 지연을 막는 것을 확인했습니다. 이를 통해 실방핵 내 인슐린이 뇌하수체 전엽에서 만들어지는 성장호르몬의 조절에 기여함을 증명해냈습니다.


DGIST 뇌·인지과학전공 김은경 교수.

출처DGIST

김은경 교수는 "췌장에서 생성되는 인슐린에 비해 훨씬 적은 양의 뇌에서 만들어진 인슐린의 생리적 기능이 현재까지 논쟁이 되고 있다"며 "이번 연구 결과로 뇌에서 유래된 인슐린의 생리적 기능들 중 호르몬 생성을 통한 성장 외의 아직 알려지지 않은 다른 신체 기능을 조절하는 역할을 이해하는데 도움을 줄 것으로 기대한다"고 밝혔습니다.


 ##참고자료##

  • Lee, Jaemeun, et al. "Insulin synthesized in the paraventricular nucleus of the hypothalamus regulates pituitary growth hormone production." JCI insight (2020). 


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