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Why Gene ? - 9) 망막 색소상피층의 신비 ( 왜 DHA 가 필요한가 ?)
죠나단	2006/01/27	1,162
오늘은 광수용체의 토양층으로, 망막색소 상피층의 기능을 살펴보도록 합시다. 영어로 Retinal Pigment Epithelium 층으로, 긴 단어이기 때문에 RPE층 또는 색소상피층이라는 약어를 사용하기로 하지요. 지난번 RPE층을 달랑무(막대세포) 나 당근(원뿔세포)이 심어져 있는 망막의 토양층과 같은 곳이라고 소개해 드렸습니다. 이 비유는 지금부터 소개하는 색소상피층의 역할을 이해하는데 도움이 될 것입니다. 이제 다시 이미지를 떠올립시다. 광수용체는 달랑무 몸통 부위인 외절과 몸통 위에 혹처럼 붙어 있는 머리 부위 (세포핵과 기타 세포 기관이 존재), 그리고 이 중간을 연결하는 가느다란 목 부위로서, 광수용체 내절 로 나눌 수 있습니다. 그런데 달랑무 처럼 끝이 뭉툭한, 광수용체 외절 ( Outer Segment) 의밑단은 RPE층에 묻혀 있습니다. 이제 달랑무와 토양층의 관계처럼, 망막에서 이 두가지 세포가 어떤 관계이며 어떤 기능을 하고 있는지 살펴 보도록 하지요. 달랑무의 크기로 설명을 하자면, 이번에는 오백원 짜리 동전이 광수용체 몸통 안에 백개 이상 차곡차곡 쌓여 있다고 생각합시다. ( 사진으로 보면 곱창속에 오백원 짜리 동전들이 상하로 쌓여있는 형상입니다. ) 그런데 이 동전은 금속으로 만들어 진 것이 아닙니다. 세포의 인지질로 만들어 졌으며 바로 DHA 성분 입니다. 디스크 판인 동전 (Disk) 에는 로돕신 분자 덩어리들이 끼여져 있고, 그 로돕신은 옵신이라는 단백질과 비타민 A 성분이 합성되어 생긴 시각색소 분자입니다. 우리는 전편에서 시각 싸이클에 관여하는, 다양한 단백질과 관련 효소 (이것도 단백질), 그리고 여타 대사 물질등을 살펴보았습니다. 세포내에서 만들어지는 모든 단백질은 바로 세포핵 속애 있는 유전자에 의해서 자체적으로 생산됩니다. 하지만 위에서 열거한 비타민 A와 DHA과 같은 성분은 세포 외부로 부터 공급되어야 하는 물질에 속합니다. 이것의 보급로가 혈관이 있는 지하층 맥락막이며, 색소상피층은 이곳에서 뽑아 올린 물질을 적당한 형태로 변형하여, 선별적으로 광수용체에 공급하는 기능을 하지요. 물론 이러한 것외에도 세포에 필요한 영양분과 신선한 산소를 공급하는 것이 RPE층의 중요한 기능중에 하나 입니다. 또하나의 중요한 기능이 있습니다. 광수용체가 빛에 반응하면 연쇄적인 화학작용이 시작되고 그로부터 엄청난 독성 폐기물이 발생합니다. 이러한 폐기물과 활성 산소로 부터 발생하는 유해물질을 제거하는 곳이 RPE층에서 수행됩니다. 이 단계에서 관여하는 물질이 항산화 물질인 비타민-E 와 아스콜빈 산 등으로, 과잉 산소로부터 세포가 손상되는 것을 보호합니다. 원래 광수용체의 외절은, 상부로 부터 빛의 광자가 쏟아져 들어오고, 밑으로 부터는 RPE층에서 뿜어져 나오는 산소에 의해 양쪽으로 부터 세포가 치명적 손상을 입을 수 있습니다. 더구나 세포 내부에서는 광반응에 의한 화학작용이 일어나는 부위로서, 항상 내우 외환 형태의 공격에 노출되어 있다고 보아야 합니다. 특히 DHA 성분으로 구성된 인지질 세포막과 동전인 시각 원판은 활성 산소의 공격에 매우 취약하여 금방 손상을 입게 되지요. 이렇게 손상된 세포 부위를 어떻게 교체해야 할까요 ? 이것은 RPE 층이 관련된 중요한 메카니즘으로 세번째 특별한 기능에 속하는 것입니다. RPE 층에는 포식 작용을 하는 리소솜 세포가 있습니다. 이세포는 오래 사용하여 변질된 광수용체의 말단 부위를 먹어 치우는 세포의 식작용 기능을 합니다. 즉 색소상피 토양층 속에 벌레들이 있어서 오래되어 변질된 무우 밑단 부위를 갉아먹는 이치 입니다. 만일 예를들어 자판기 커피를 뽑아내면, 오백원짜리 동전이 떨어져서 사라 집니다. 이렇게되면 차곡차곡 위에 쌓여있는 동전들도 밑단 쪽으로 떨어져 내려옵니다. 따라서 새로운 동전들로 위 칸에 비어있는 공간을 채워야 합니다. 광수용체 혹 부위에 있는 세포핵이 로돕신 단백질을 만들게 하고, 그 물질이 섬모 기관 ( Cilia ) 을 통해서 몸통 위쪽으로 들어옵니다. 이때 RPE 층에서 공급된 비타민 A 는 이 로돕신과 결합하고 DHA 를 사용하여 디스크를 만들면, 새로운 동전이 생겨나면서 다시 채워지게 되는 것입니다. 시각작용으로 쓰다버린 오래된 디스크 원판은 밑에서 식작용으로사라지고, 위에는 새롭고 반짝이는 동전들로 채워지는 놀라운 설계입니다. 이렇게 완전히 새로운 디스크들로 교체되는 데는 대략 12 일 정도가 걸린다고 합니다. 이런 이유로 알피 초창기 2년 동안은 비타민 A 와 DHA를 동시에 복용하는 연구가 있었던 것 같습니다. 이 이외에도 색소상피층은 맥락막에 흐르는 혈관으로 부터 장벽을 쌓아 광수용체를 보호하는 기능이 있습니다. 또한 상피층의 색소 입자는 광수용체를 지나쳐 온 빛의 광자들을 흡수해 처리해 줌으로써, 빛의 확산을 막아 정확한 시력을 만드는 데 도우미 역할도 하지요. 이처럼 RPE 층도 세심하고 면밀한 메카니즘에 따라 어느하나 소홀함이 없는 완벽한 설계로 이루어져 있습니다. 그렇다면 이곳이 망막 부위에서 가장 중요한 부위일 거라고 지적하시는 환우분이 계시다면, 그사람은 이미 상당한 수준의 망막 전문가가 되신 것입니다. 그이야기는 다음으로 미루고, 오늘은 여기까지 입니다. 마무리로서 RPE 층에 유전자와 관련해서 발병하는 망막질환을 살피고 마치도록 하지요. 1) RPE -65 ( 비타민 A 대사 작용과 관련된 유전자 ) 유전자 변이가 있으면, 상염색체 열성 알피질환과 레베르 선천성 흑내장 LCA-2 형 질환 발병. 2) CRALBP ( 비타민 A 운송 단백질 유전자 ) 유전자 변이가 있으면, 소수이지만 상염색체 열성 알피질환 3) RGR ( G-단백질 결합 수용체 유전자 ) 유전자 변이가 있으면, 상염색체 열성과 우성 알피 발병 4) LRAT ( 렉틴 트랜스퍼라제 효소 단백질 유전자) 유전자 변이가 있으면, 중증 조기 발병형 망막 발육이상증 오늘도 수고 많으셨습니다.