스위스 로잔대 연구진은 뼈 노화에 대한 통찰력을 얻기 위해 노화에 가장 취약한 쥐 모델의 머리덮개뼈에서 일어나는 변화를 분석했다. 여러 조각의 머리뼈를 붙여주는 봉합중간엽과 뼈를 덮고 있는 골막도 관찰했다. 골막에는 혈관, 림프관 및 감각신경들이 있고 감각신경 및 림프관이 있으며 뼈의 생성에 관련된 골모세포가 있다.
연구진은 쥐가 나이가 들면서 뼈 구조와 치유 능력이 모두 뚜렷하게 감소하는 것을 발견했다. 성인기부터 골막의 혈관이 줄어들었다. 노화된 쥐는 생체 에너지 경로, 특히 미토콘드리아 기능이 줄었다. 이런 변화로 골전구세포(뼈 형성과 수리에 중요한 역할을 하는 줄기세포이 일종)가 줄고 기능이 떨어져 뼈 건강 회복 능력을 약화시켰다.
연구팀은 골전구세포를 조절하는 데 중요한 Wnt3a 단백질을 전달하는 생물의학 기기인 Wnt3a 붕대를 사용해 나이 든 쥐에서 골전구세포 세포의 수를 늘리려고 시도했다. 골전구세포의 수가 증가하긴 했지만, 치유 능력은 회복되지 않았다.
연구팀은 뼈 결손이 있는 노령 쥐에 Wnt3a 붕대 치료를 하면서 간헐적 단식을 결합했다. 간헐적 단식은 성체 동물의 골밀도를 높이는 걸로 나타났다.
늙은 쥐는 훨씬 더 젊은 쥐와 비슷한 수준으로 뼈가 복구됐다. 간헐적 단식은 미토콘드리아 활동을 촉진하고 노화 관련 세포의 스트레스를 줄여 골전구세포를 젊어지게 했다.
또 장내 미생물 군집의 변화, 특히 아카맨시아 무시니필라(Akkermansia muciniphila)라는 박테리아가 늘어 조직 건강과 회복에 중요한 역할을 했다. 이는 식단 변화가 뼈 건강에 영향을 미친다는 걸 시사한다.
로잔대 의생명과학과 교수인 슈크리 하비브는 ”장내 미생물 개선은 노화된 조직을 되돌릴 수 있다는 걸 보여준다“면서 ”노화 조직도 건강을 회복할 수 있는 잠재력을 가지고 있다“고 말했다.
이 연구는 ‘eLife’ 지에 ‘Rejuvenating aged osteoprogenitors for bone repair’라는 제목으로 게재됐다.
