SARS-CoV-2 (COVID-19 바이러스)에 의해 발생하는 폐렴, 혈전 및 기타 심각한 건강 문제와 함께, 일부 연구에서는 또 다른 우려스러운 관련성을 확인했습니다. 일부 사람들은 급성 COVID-19 감염 이후 당뇨병을 발전시킬 수 있습니다.
코로나바이러스가 어떻게 당뇨병을 유발할 수 있을까요? 미국 국립 보건원(NIH)의 두 가지 새로운 연구가 이 중요한 질문에 대한 답을 제공하며, SARS-CoV-2가 체내 인슐린을 생성하는 세포를 목표로 하고 손상시킨다는 것을 확인했습니다. 이 발견은 Cell Metabolism 저널에 사전 증거로 발표되었습니다 [1,2].
제1형 당뇨병은 췌장 내의 베타 세포가 식사 후 신체가 음식을 최적으로 대사할 수 있도록 충분한 인슐린을 분비하지 못할 때 발생합니다. 이 인슐린 부족으로 인해 혈당 수치가 상승하게 되며, 이는 당뇨병의 전형적인 징후입니다.
이전의 실험실 연구에서는 SARS-CoV-2가 인간의 베타 세포에 감염될 수 있음을 제안했습니다 [3]. 이 연구들은 또한 이 위험한 바이러스가 이러한 인슐린 생성 베타 세포 내에서 복제되어 스스로의 더 많은 복사본을 생성하고 다른 세포로 확산할 수 있음을 보여주었습니다 [4].
이번 새로운 연구는 이전 연구를 기반으로 COVID-19와 당뇨병 간의 연관성을 더 깊이 탐구합니다. 연구는 두 개의 독립적인 팀에 의해 수행되었습니다. 한 팀은 캘리포니아주 팔로 알토의 스탠포드 대학교 의대의 피터 잭슨이 이끌었고, 다른 팀은 뉴욕의 와일 코넬 의대의 슈이빙 첸이 이끌었습니다.
두 연구 모두 COVID-19로 사망한 사람들의 부검 샘플에서 췌장 베타 세포의 감염을 확인했습니다. 잭슨 팀의 추가 연구에서는 코로나바이러스가 인슐린 생성 베타 세포를 선택적으로 감염할 수 있다고 제안했습니다.
이 발견은 생리학적으로도 타당합니다. 베타 세포와 췌장 내 다른 세포 유형은 ACE2 수용체 단백질, TMPRSS2 효소 단백질 및 뉴로필린 1 (NRP1)을 발현합니다. SARS-CoV-2는 이러한 단백질에 의존하여 인간 세포에 진입하고 감염됩니다. 실제로, 첸 팀은 부검된 췌장 조직 연구에서 인슐린 생성 베타 세포와 여러 다른 췌장 세포 유형 모두에서 코로나바이러스의 징후를 발견했습니다.
새로운 발견은 코로나바이러스 감염이 베타 세포가 포함된 췌장의 섬 세포 기능을 변화시킨다는 것을 보여줍니다. 두 팀은 SARS-CoV-2 감염이 췌장 섬 조직에서 인슐린의 생산 및 방출을 감소시킨다는 증거를 보고했습니다. 잭슨 팀은 또한 이 감염이 매우 중요한 베타 세포의 일부 사망으로 이어진다는 것을 발견했습니다. 그리고 그들은 이 과정을 NRP1을 차단함으로써 피할 수 있음을 보여주었습니다.
베타 세포의 손실 외에도, 감염은 생존 세포의 운명도 변화시킬 수 있습니다. 첸 팀은 SARS-CoV-2 감염 후 췌장 세포 내 유전자 활동의 변화를 면밀히 살펴보기 위해 단일 세포 분석을 수행했습니다. 이 연구들은 베타 세포가 재분화 과정을 겪으며 재프로그래밍 되는 경향이 있음을 보여주었습니다.
이 과정에서 세포는 인슐린을 적게 생산하고 글루카곤을 더 많이 생산하기 시작합니다. 글루카곤은 간에서 글리코겐이 포도당으로 분해되도록 촉진하는 호르몬입니다. 세포는 또한 트립신 1이라는 소화 효소를 더 높은 수치로 생산하기 시작했습니다. 중요하게도, 이 연구는 재분화 과정이 스트레스에 대한 중요한 세포 반응을 감소시키는 것으로 알려진 화학물질(트랜스-ISRIB)을 통해 역전될 수 있음을 보여주었습니다.
베타 세포의 이 재분화 결과는 아직 명확하지 않지만, 인슐린 부족을 악화시키고 혈당 수치를 높일 것으로 예상됩니다. SARS-CoV-2가 췌장에 어떻게 도달하는지, 그리고 면역 체계가 손상에 어떤 역할을 할 수 있는지 이해하기 위해 추가 연구가 필요합니다. 무엇보다도, 이번 연구는 COVID-19로부터 자신, 가족 및 지역 사회를 보호하는 것이 얼마나 중요한지를 다시 한 번 일깨우는 기회를 제공합니다. 아직 백신을 접종하지 않으셨다면 꼭 백신을 맞고, 사랑하는 이들도 그렇게 하도록 권장하십시오.
참고 문헌:
[1] SARS-CoV-2 감염이 베타 세포의 재분화를 유도합니다. Tang et al. Cell Metab 2021년 5월 19일; S1550-4131(21)00232-1.
[2] SARS-CoV-2가 인간 췌장 베타 세포에 감염되고 베타 세포 손상을 유발합니다. Wu et al. Cell Metab. 2021년 5월 18일; S1550-4131(21)00230-8.
[3] 인간 다능성 줄기 세포 기반 플랫폼을 이용한 SARS-CoV-2의 선호 세포 및 바이러스 감염 모델 연구. Yang L, Han Y, Nilsson-Payant BE, Evans T, Schwartz RE, Chen S, et al. Cell Stem Cell. 2020년 7월 2일; 27(1): 125-136.e7.
[4] SARS-CoV-2가 인간 내분비 및 외분비 췌장 세포를 감염시키고 복제합니다. Müller JA, Groß R, Conzelmann C, Münch J, Heller S, Kleger A, et al. Nat Metab. 2021년 2월; 3(2): 149-165.
