인간의 소화 시스템은 복잡하고 매우 적응력이 뛰어난 기관으로, 장의 재생 과정을 통해 그 기능을 유지합니다. 이 생물학적 능력은 장의 내벽이 지속적으로 재생되도록 하여 효율적인 소화와 영양소 흡수를 가능하게 합니다. 최근 보아와 비단뱀과 같은 특정 뱀의 독특한 재생 능력에 대한 연구는 인간의 장 재생, 특히 위장 질환에 대한 새로운 통찰을 제공하고 있습니다.
인간의 장 재생 기본 사항
인간에서 장 내벽의 재생은 느리지만 꾸준한 과정입니다. 장은 장의 크립트라고 불리는 소낭에 있는 줄기세포의 종류로 덮여 있습니다. 이러한 장 크립트는 장 벽에 위치하고 있으며, 노후하거나 손상된 세포를 대체하는 새로운 세포를 생성하는 역할을 하여 장 내벽의 완전성을 유지하고 소화 및 영양소 흡수의 일상적인 스트레스를 처리할 수 있도록 합니다.
이 과정은 지속적으로 발생하지만, 장 세포의 교체 속도는 특정 파충류와 같은 다른 동물에 비해 상대적으로 느립니다. 이 세포 재생 과정은 스트레스, 감염 또는 식이 문제와 같은 요인으로 인한 질병 및 손으로부터 장을 보호하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 과정을 이해하는 것은 크론병, 셀리악병 및 심지어 대장암과 같은 위장 질환의 치료 방법 개선에 중요합니다.
뱀의 극단적으로 빠른 장 재생
인간과 달리, 보아와 비단뱀과 같은 일부 뱀은 오랜 금식 후 장을 완전히 빠르고도 놀라운 속도로 재생하는 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 이 파충류는 몇 주 동안 먹지 않고 생존할 수 있지만, 그 동안 장이 축소되어 거의 기능을 하지 못하게 됩니다. 그러나 이들이 식사를 하면 장이 빠르게 재생되며, 장의 질량이 단 48시간 만에 두 배 이상 증가합니다. 이 빠른 과정은 음식을 소화하고 흡수하는 데 필요한 많은 장 세포와 구조를 재건하는 데 기여합니다.
이 현상은 특히 주목할 만한데, 비단뱀과 같은 뱀은 포유류의 재생을 촉진하는 장 크립트를 가지고 있지 않기 때문입니다. 그럼에도 불구하고, 뱀은 먹이에 반응하여 비범한 재생 성장을 달성합니다. 이 장 기능의 빠른 회복은 뱀의 전반적인 생리학 및 신진대사에서 큰 변화를 동반하며, 이를 통해 긴 금식 기간 이후에도 대량의 음식을 효율적으로 소화할 수 있습니다.
뱀 연구의 통찰
텍사스 대학교 알링턴 캠퍼스, UT 사우스웨스턴 의과대학, 그리고 앨라배마 대학교의 연구팀은 비단뱀의 재생 과정을 RNA 유전자 서열 분석을 통해 상세히 연구했습니다. 이 연구는 비록 장 크립트가 없지만, 비단뱀이 보존된 세포 경로를 활성화한다는 것을 밝혀냈습니다. 이 경로는 생물학적 신호 경로이며, 인간에게도 존재합니다. 이러한 경로는 신체의 영양소 가용성에 대한 반응을 조절하는 데 필수적이며, 뱀에서는 빠른 재생을 촉진하기 위해 독특한 방식으로 활성화됩니다.
이 연구에서 가장 흥미로운 발견 중 하나는 이러한 경로 중 일부가 비만 및 제2형 당뇨병 치료에 사용되는 서지골 단백질 우회 위 수술과 같은 특정 대사 수술 후 인간에서 활성화되는 경로와 유사하다는 점입니다. 이러한 유사성은 뱀에서 장 재생을 연구하는 것이 인간 장이 신진대사, 영양소 가용성 및 스트레스의 변화에 어떻게 반응하는지에 대한 통찰을 제공할 수 있으며, 다양한 소화 장애의 치료 개선에 기여할 수 있음을 시사합니다.
장 재생에서 BEST4+ 세포의 역할
이 연구의 중요한 측면 중 하나는 BEST4+ 세포라는 특정 유형의 장 세포의 역할에 집중했습니다. 이 세포는 비단뱀과 인간 모두에 존재하지만, 일반적으로 연구되는 포유류인 쥐에서는 눈에 띄게 결핍되어 있습니다. 연구에 따르면 BEST4+ 세포는 초기 재생 단계에서 지질 수송과 신진대사를 촉진함으로써 중심적인 조절자로 작용합니다. 이러한 기능은 장 내벽을 재건하는 데 필수적입니다.
인간에서 이 세포들은 이전에 생각했던 것보다 더 중요한 역할을 할 가능성이 높습니다. 이러한 세포가 장 건강에 미치는 기여를 이해하는 것은 이들 주요 세포와 그 기능을 목표로 하는 장 및 대사 질환 치료에서 새로운 치료 경로를 열 수 있습니다.
인간 건강에 대한 시사점
뱀의 장 재생 연구는 서로 다른 동물들이 같은 생리학적 도전에 대해 다양한 방식으로 진화해온 과정을 이해하는 데 도움을 주었습니다. 뱀이 장 크립트 없이 장을 재생하는 방법에 대해 더 배우면서, 연구자들은 이제 이러한 유사한 경로가 인간에서 어떻게 작용하는지 탐구하고 잠재적인 치료 목표를 식별할 수 있게 되었습니다.
이 연구는 장 재생과 수리가 중요한 크론병, 셀리악병 및 특정 암과 같은 위장 질환의 치료 개선에 특히 중요합니다. 이는 또한 인간의 신체가 식단, 신진대사 및 심지어 스트레스의 주요 변화에 어떻게 적응하는지에 대한 새로운 통찰을 제공할 수 있습니다.
더욱이, 극단적인 장 재생의 생물학을 이해하는 것은 신체의 영양소 가용성 변화에 대한 반응 능력이 손상된 대사 질환인 당뇨병과 같은 문제를 해결하는 데 중요할 수 있습니다. 뱀이 이러한 과정을 어떻게 조절하는지를 연구하는 것은 인간의 대사 건강을 개선하기 위한 새로운 치료 목표를 밝혀낼 수 있습니다.
정보 출처: Aundrea K. Westfall et al. [Single-cell resolution of intestinal regeneration in pythons without crypts illuminates conserved vertebrate regenerative mechanisms, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024)]. DOI: 10.1073/pnas.2405463121
