암 줄기세포(Cancer stem cells, CSCs)는 종양 미세환경 내에서 분화, 재생, 그리고 항암화학요법제에 대한 내성을 보일 수 있는 회복탄력적인 하위 집단을 의미하며, 종종 휴면(dormancy)을 방패로 사용한다. 약물 내성과 전이성이라는 고유한 특성은 효과적인 표적화에 어려움을 초래한다. 이러한 세포들은 유지와 생존을 위해 특정 대사 과정들을 활용한다. 그중 하나가 자가포식(autophagy)이며, 자가포식은 일반적으로 에너지 항상성에 도움을 주지만 CSCs에 의해 탈취되면 줄기성(stemness)을 유지하는 데 기여할 수 있다. 따라서 특정 암들은 생존을 위해 자가포식에 의존하는 경향이 있으므로, 자가포식은 CSCs의 ‘아킬레스건(Achilles heel)’으로 종종 언급된다. 자가포식은 암 줄기세포(CSCs)의 줄기성을 유지하는 데 필수적이면서도, 특정 맥락에서는 취약점으로 기능하여 치료의 표적으로는 복잡한 대상이 될 수 있다. AMPK(AMP-activated protein kinase; 5' adenosine monophosphate-activated protein kinase)와 같은 자가포식 조절인자들은 거친 환경에서 CSCs의 대사 재프로그래밍을 돕는 방식으로 CSCs의 줄기성을 유지하는 데에도 중요한 역할을 한다. 본 종설의 목적은 CSCs에서 자가포식과 AMPK 간의 상호작용을 규명하고, 자가포식 표적화의 과제들을 부각시키며, 이러한 제한을 극복하기 위한 치료 전략을 논의하는 데 있다. 본 종설은 암 생물학, 특히 CSCs에서의 자가포식 및 그 조절인자에 관한 선행 연구에 초점을 맞추고, 아직 해결되지 않은 질문들을 다루며, 치료를 위한 잠재적 표적 또한 함께 조명한다.

자식작용(autophagy)은 다양한 스트레스 상황—예를 들어 수명이 긴 또는 기능이 상실된 세포소기관, 단백질 응집체, 영양 결핍, 그리고 바이러스/세균 감염—에 반응하여 세포 항상성을 유지하기 위한 리소좀 의존적 분해 프로그램이다. 이에 따라 자식작용의 조절 이상은 신경퇴행성 질환, 노화, 암과 같은 많은 인간 병태생리 상태와 밀접하게 연관되어 있으며, 자식작용은 이러한 질환에 대한 중요한 치료 표적으로 부각되어 있다. 자식작용 과정에서 PIK3C3/VPS34 복합체는 자가포식체(autophagosome) 형성에 중요한 역할을 한다. PIK3C3/VPS34 복합체의 억제가 자식작용을 성공적으로 차단한다는 축적된 증거는, 이 복합체를 자식작용 특이적 억제제 개발을 위한 매력적인 표적으로 만든다. 그러나 PIK3C3/VPS34 복합체는 다양한 형태로 존재하며 여러 서로 다른 세포 기능에 관여하므로, 자식작용 촉진(pro-autophagy) PIK3C3/VPS34 복합체를 표적화하여 자식작용을 특이적으로 억제할 필요가 있다. 자식작용 촉진 복합체를 표적으로 하는 자식작용 억제제를 확인하기 위해, 동양 의학에서 항염증 및/또는 항종양 제제로 널리 사용되는 35종의 한방 추출물로 구성된 맞춤형 천연물 라이브러리에 대한 스크리닝을 수행하였다. 그 결과, 측백나무(Thuja orientalis L.) 잎의 알코올 추출물이 시험관 내(in vitro)에서 자식작용 특이적 인자 ATG14L과 복합체 핵심 단위 Vps34-Beclin 1 간의 상호작용을 교란함으로써 자식작용 촉진 복합체 형성을 억제함을 발견하였다. 또한, 이 추출물은 여러 세포주에서 ATG14L 또는 UVRAG를 포함하는 영양 결핍 기인 자식작용을 억제하고 자식작용 촉진 PIK3C3/VPS34 복합체의 수준을 감소시켰다. 우리의 결과는 측백나무(Thuja orientalis L.) 잎 추출물이 복합체의 활성이나 단백질 수준을 감소시키지 않으면서, 자식작용 특이적 인자(ATG14L 및 UVRAG)와 자식작용 촉진 복합체의 핵심 단위 Vps34-Beclin 1 간의 단백질-단백질 상호작용을 차단함으로써 자식작용 촉진 복합체를 특이적으로 고갈시켜 자식작용을 억제하는 자식작용 특이적 억제제로 기능함을 강하게 시사한다.

암 줄기세포(Cancer stem cells, CSCs)는 종양 미세환경 내에서 분화, 재생, 그리고 항암화학요법제에 대한 내성을 보일 수 있는 회복탄력적인 하위 집단을 의미하며, 종종 휴면(dormancy)을 방패로 사용한다. 약물 내성과 전이성이라는 고유한 특성은 효과적인 표적화에 어려움을 초래한다. 이러한 세포들은 유지와 생존을 위해 특정 대사 과정들을 활용한다. 그중 하나가 자가포식(autophagy)이며, 자가포식은 일반적으로 에너지 항상성에 도움을 주지만 CSCs에 의해 탈취되면 줄기성(stemness)을 유지하는 데 기여할 수 있다. 따라서 특정 암들은 생존을 위해 자가포식에 의존하는 경향이 있으므로, 자가포식은 CSCs의 ‘아킬레스건(Achilles heel)’으로 종종 언급된다. 자가포식은 암 줄기세포(CSCs)의 줄기성을 유지하는 데 필수적이면서도, 특정 맥락에서는 취약점으로 기능하여 치료의 표적으로는 복잡한 대상이 될 수 있다. AMPK(AMP-activated protein kinase; 5' adenosine monophosphate-activated protein kinase)와 같은 자가포식 조절인자들은 거친 환경에서 CSCs의 대사 재프로그래밍을 돕는 방식으로 CSCs의 줄기성을 유지하는 데에도 중요한 역할을 한다. 본 종설의 목적은 CSCs에서 자가포식과 AMPK 간의 상호작용을 규명하고, 자가포식 표적화의 과제들을 부각시키며, 이러한 제한을 극복하기 위한 치료 전략을 논의하는 데 있다. 본 종설은 암 생물학, 특히 CSCs에서의 자가포식 및 그 조절인자에 관한 선행 연구에 초점을 맞추고, 아직 해결되지 않은 질문들을 다루며, 치료를 위한 잠재적 표적 또한 함께 조명한다.

자식작용(autophagy)은 다양한 스트레스 상황—예를 들어 수명이 긴 또는 기능이 상실된 세포소기관, 단백질 응집체, 영양 결핍, 그리고 바이러스/세균 감염—에 반응하여 세포 항상성을 유지하기 위한 리소좀 의존적 분해 프로그램이다. 이에 따라 자식작용의 조절 이상은 신경퇴행성 질환, 노화, 암과 같은 많은 인간 병태생리 상태와 밀접하게 연관되어 있으며, 자식작용은 이러한 질환에 대한 중요한 치료 표적으로 부각되어 있다. 자식작용 과정에서 PIK3C3/VPS34 복합체는 자가포식체(autophagosome) 형성에 중요한 역할을 한다. PIK3C3/VPS34 복합체의 억제가 자식작용을 성공적으로 차단한다는 축적된 증거는, 이 복합체를 자식작용 특이적 억제제 개발을 위한 매력적인 표적으로 만든다. 그러나 PIK3C3/VPS34 복합체는 다양한 형태로 존재하며 여러 서로 다른 세포 기능에 관여하므로, 자식작용 촉진(pro-autophagy) PIK3C3/VPS34 복합체를 표적화하여 자식작용을 특이적으로 억제할 필요가 있다. 자식작용 촉진 복합체를 표적으로 하는 자식작용 억제제를 확인하기 위해, 동양 의학에서 항염증 및/또는 항종양 제제로 널리 사용되는 35종의 한방 추출물로 구성된 맞춤형 천연물 라이브러리에 대한 스크리닝을 수행하였다. 그 결과, 측백나무(Thuja orientalis L.) 잎의 알코올 추출물이 시험관 내(in vitro)에서 자식작용 특이적 인자 ATG14L과 복합체 핵심 단위 Vps34-Beclin 1 간의 상호작용을 교란함으로써 자식작용 촉진 복합체 형성을 억제함을 발견하였다. 또한, 이 추출물은 여러 세포주에서 ATG14L 또는 UVRAG를 포함하는 영양 결핍 기인 자식작용을 억제하고 자식작용 촉진 PIK3C3/VPS34 복합체의 수준을 감소시켰다. 우리의 결과는 측백나무(Thuja orientalis L.) 잎 추출물이 복합체의 활성이나 단백질 수준을 감소시키지 않으면서, 자식작용 특이적 인자(ATG14L 및 UVRAG)와 자식작용 촉진 복합체의 핵심 단위 Vps34-Beclin 1 간의 단백질-단백질 상호작용을 차단함으로써 자식작용 촉진 복합체를 특이적으로 고갈시켜 자식작용을 억제하는 자식작용 특이적 억제제로 기능함을 강하게 시사한다.

세포의 에너지는 주로 미토콘드리아 호흡과 연계된 영양소의 산화적 분해를 통해 제공되며, 이 과정에서 산소는 미토콘드리아 전자전달계(복합체 I-IV)를 통해 전자가 흐르도록 하여 ATP 생산을 가능하게 하는 데 참여한다. 따라서 산소 공급은 세포 내 생체에너지학에서 필수적인 장이라 할 수 있다. 포유류에서 산소는 혈류를 통해 전달된다. 이에 따라 세포 내 산소 수준의 감소(저산소증)는 영양소 결핍과 동반되며, 그 결과 세포 수준에서 저산소 신호전달과 영양소 신호전달이 통합된다. 특히 저산소증은 세포 대사에 큰 영향을 미치며, 관련된 많은 생리적 반응은 저산소증 유도 유전자 발현, 대사, 반응성 산소종, 자가포식에 대한 세포의 적응을 유도한다. 여기서는 AMP-활성화 단백질 키나아제(AMPK)와 기계적 타깃 라파마이신 복합체 1(mTORC1)이라는, 비교적 잘 알려진 두 개의 세포 에너지 및 영양소 감지 경로를 중심으로 저산소 신호전달에 대한 현재의 지식을 소개한다. 또한 다양한 저산소 세포 적응에서 저산소 신호전달과 AMPK/mTOR 경로 사이의 분자적 상호소통에 대해 논의한다.

목적: 본 연구는 일곱 번째 한국 국민건강영양조사(Korea National Health and Nutrition Examination Survey, KNHANES VII, 2016-2018) 자료를 이용하여, 60세 이상 고령 한국 성인에서 식이의 질과 치주염 유병률 간의 연관성을 조사하였다. 방법: 2016-2018년 KNHANES 참여자 16,489명 중에서 60세 이상을 적격 모집단으로 선정하였다. 배제 기준을 적용한 후 최종 연구 대상은 3,527명이었다. 치주 상태는 Community Periodontal Index(CPI)로 측정하였다. 식이의 질과 치주염 유병률 간의 연관성을 확인하기 위해 분산분석, 카이제곱(χ²) 검정 및 로지스틱 회귀분석을 수행하였다. 결과: 연구 대상은 사분위군으로 구분하였고 성별로 층화하였다. 치주염을 가진 남성과 여성의 비율은 각각 54.34%와 42.74%였다. 한국건강식생활지수(Korean Healthy Eating Index) 점수가 더 높은 사분위군에서는 두 성별 모두에서 치주염을 가진 사람의 비율이 더 낮았다. 남성의 경우 치주염 유무에 따른 하위집단 간 유의한 차이는 채소 섭취에서만 나타났으나, 여성의 경우 과일, 우유, 단 음식, 탄수화물, 지방 섭취에서 유의한 차이가 나타났다. 본 연구에서 사용한 3가지 모형에서 남성은 채소 섭취와 치주염 간에 강한 양의 연관성이 관찰되었으며, 모형 3에서는 조정 오즈비(aOR)가 1.367(95% 신뢰구간 [CI], 1.091-1.712)이었다. 여성의 경우에도 3가지 모형 모두에서 단 음식과 치주염 간에 강한 양의 연관성이 나타났고, 모형 3에서 aOR는 1.477(95% CI, 1.125-1.939)이었다. 결론: 식이의 질은 60세 이상 한국 성인에서 치주염 유병률과 역의 연관성을 보였다. 한국의 고령 성인을 위한 영양 및 건강 정책을 정립하는 데 도움이 되도록 추가의 종합적인 연구가 필요하다.