한국식품연구원(원장 백현동, 이하 식품연)은 노화와 스트레스로부터 장 건강을 유지할 수 있도록 도움을 주는 Gpxl(Glutathione peroxidase-like, 포유류의 GPX4)의 핵심 역할을 규명했다.

식품연에 따르면 연구진은 장의 재생과 복구를 담당하는 장 줄기세포에서 Gpxl 단백질에 의한 장 항상성 변화를 확인했다. 줄기세포는 조직의 재생과 복구에 필요하나 노화나 스트레스 환경에서 비정상적으로 증가하여 장 기능을 오히려 망가뜨릴 수 있다. 이번 연구는 장 노화가 왜 시작되는지를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다.

장(Gut)은 단순한 소화 기관을 넘어 면역, 에너지 대사 조절, 그리고 전신 노화 과정에 영향을 미치는 핵심 조절 기관이다. 최근 연구에서 장 기능의 저하와 장 항상성 붕괴가 전신 노화의 진행 속도를 가속할 수 있다는 사실이 밝혀지면서, 장 건강이 개체의 건강수명과 노화 속도를 결정하는 중요한 요인으로 주목받고 있다.

그러나 지금까지의 연구는 줄기세포 변화, 산화 스트레스를 각각 따로 분석하는 데 그쳐, 어떻게 함께 작동해 장 노화를 일으키는지는 충분히 설명하지 못했다. 또한 나이가 들수록 장 줄기세포의 균형이 무너지는 이유에 대한 근본적인 이해가 부족한 상황이었다.

연구진은 먼저, 초파리 장에서 노화와 스트레스 조건 하의 Gpxl 발현 증가가 줄기세포 과다 증식과 관련이 있으며, 이는 장의 이형성증과 같은 표현형을 나타냄을 보여주었다(그림 1, 왼쪽).

또한, 장 줄기세포에서 Gpxl 유전자를 제거하였을 때 스트레스 노출 시 장의 스트레스 방어 기전이 제대로 작동하지 않는 것을 확인하였다(그림 1, 중간).

이와 반대로, 분화된 세포 특이적으로 Gpxl 유전자를 제거하였을 때 분화된 세포의 세포 사멸 증가 및 줄기세포의 과다 증식으로 인해 장의 정상적 구조가 무너질 뿐만 아니라, 외부 스트레스에 노출 없이도 장 손상이 발생하는 것을 관찰하였다(그림 1, 오른쪽).

이를 통해 장내 세포별 Gpxl의 발현 조절은, 노화나 스트레스 노출 시 세포 손상 신호 및 영양 신호 기전을 통해 조절하여 장 환경을 유지하는데 중요한 핵심 역할을 한다는 것을 밝혀냈다.

이 연구 결과는 국제 학술지 Free Radical Biology and Medicine(Volume 241, 2025, IF 8.2)에 게재되었다. 이번 연구에서 노화된 마우스의 장에서도 동일하게 확인되어, Gpxl의 항산화 기전이 사람에게도 적용될 가능성을 시사한다.

식품연 노화연구단 나현진 박사는 “이번 연구는 장 노화가 단순히 시간이 지나서 생기는 현상이 아니라, 장 속 줄기세포를 보호하는 시스템이 무너질 때 시작될 수 있음을 과학적으로 보여주었다는 점에서 의미가 크다”며, “노화로 인한 장 기능 저하와 장 관련 질환을 예방하는 기술, 나아가 장 건강을 기반으로 한 건강기능식품과 노화 관리 전략 개발의 중요한 기초 자료가 될 것으로 기대하고 있다.”고 밝혔다.

(농업환경뉴스 = 김선옥 기자)