Multiomics reveals a resilient subcutaneous adipose tissue phenotype in extreme human longevity
210명의 개인으로부터 얻은 멀티오믹스 데이터를 통합함으로써, 본 연구는 극단적인 인간 장수가 섬유화와 염증이 감소하고 대사 및 지방 생성 기능이 보존되며, 노화 관련 조직 기능 장애를 완화하는 독특한 후성유전적 및 전사 조절 프로그램을 특징으로 하는 회복력 있는 피하 지방 조직 표현형에 의해 특징지어진다는 것을 밝혀냈다.
원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. 이것은 동료 심사를 거치지 않은 프리프린트의 AI 생성 설명입니다. 의학적 조언이 아닙니다. 이 내용을 바탕으로 건강 관련 결정을 내리지 마세요. 전체 면책 조항 읽기
사람들이 더 오래 살게 됨에 따라, 과학자들은 일부 개인들이 어떻게 신체 기능을 잘 유지하면서 극단적인 노년기에 도달할 수 있는지 이해하는 데 점점 더 많은 관심을 기울이고 있습니다. 이 연구 분야는 단순히 생존 연수를 세는 것을 넘어 조직을 건강하게 유지하는 생물학적 기제를 조사합니다. 이 과정에서 중요한 하나의 핵심 조직은 지방, 구체적으로는 피부 바로 아래에 있는 부드럽고 완충 작용을 하는 층입니다. 지방은 흔히 체중과 관련해서만 논의되지만, 에너지를 저장하고 다른 신체 부위에 신호를 보내며 염증을 조절하는 복잡한 기관 역할을 합니다. 나이가 들면서 이 조직은 일반적으로 손상되고, 흉터 같은 물질로 채워지며, 해로운 화학 물질을 방출하는 노화된 세포들로 뒤덮이게 됩니다. 그러나 90세를 훨씬 넘겨 사는 일부 사람들은 이러한 쇠퇴를 피하는 것처럼 보입니다. 최근 연구를 이끄는 질문은 이처럼 유난히 오래 사는 사람들이 단순히 지방이 더 많은 것인지, 아니면 그들의 지방 조직이 구축되고 유지되는 방식에서 근본적으로 다른 것인지에 관한 것입니다.
한 연구팀은 140명의 평균 연령이 91세인 사람들의 지방 조직을 조사하여, 이들을 70대 초반의 70명과 비교함으로써 이 질문에 답하고자 했습니다. 연구진은 단 하나의 도구로 조직을 보는 대신, 다섯 가지의 서로 다른 첨단 기술을 사용하여 종합적인 지도를 구축했습니다. 그들은 지방의 물리적 샘양을 채취하고, 현미경으로 세포의 모양을 관찰했으며, 강력한 시퀀싱 장비를 사용하여 개별 세포핵 내부의 유전적 지침을 읽어냈습니다. 또한 이 세포들이 서로를 기준으로 어디에 위치하는지 매핑하고, 유전자가 켜지거나 꺼지는 것을 제어하는 DNA가 세포 내부에 어떻게 패키징되어 있는지도 확인했습니다. 이러한 다층적인 접근 방식 덕분에 그들은 조직을 단순히 지방 덩어리가 아니라, 서로 협력하는 다양한 세포 유형들의 살아있는 공동체로 볼 수 있었습니다.
조직의 물리적 검사는 두 집단 사이의 놀라운 차이를 드러냈습니다. 장수하는 개인들의 지방은 더 작고 균일한 지방 세포를 포함하고 있었던 반면, 대조군은 종종 뭉치는 크고 불균일한 세포를 가지고 있었습니다. 고령 그룹에서는 지방 조직의 흉터도 훨씬 적었습니다. 연구진은 신체가 손상을 치유하는 방식이지만 축적될 경우 장기 기능을 경직시키고 방해할 수 있는 섬유성 조직이 유의미하게 적다는 것을 발견했습니다. 더욱이, 장수 그룹은 지방을 관통하는 미세 혈관의 네트워크가 훨씬 더 풍부했는데, 이는 그들의 조직에 산소와 영 nutrients(영양분)가 더 잘 공급되고 있음을 시사합니다. 이러한 구조적 보존은 더 깨끗한 세포 환경과 동반되었습니다. 즉, 장수 그룹은 죽어가는 지방 세포 주변에 모여 손상을 일으키는 면역 세포를 포함하여, 세포 노화와 염증의 징후가 더 적었습니다.
연구진이 세포 내부를 들여다보며 어떤 유전자가 활성화되어 있는지 확인했을 때, 장수 그룹은 독특한 세포 구성을 가지고 있음을 발견했습니다. 그들의 지방 조직은 인슐로린에 잘 반응하고 대사를 관리하는 데 능숙한 특정 유형의 지방 세포가 지배적이었는데, 이는 노화에 따라 상실되는 경향이 있는 상태입니다. 반면, 대조군은 조직이 정상적으로 기능하기 위해 분투하고 있다는 신호인, 스트레스와 항산당(antioxidant)에 집중된 상태에 갇힌 지방 세포의 비율이 더 높았습니다. 데이터는 장수하는 개인들이 줄기세포를 건강하고 성숙한 지방 세포로 전환하는 데 더 뛰어난 반면, 대조군은 이 과정에서 차단 현상이 나타나 더 미성숙하거나 스트레스를 받는 세포를 더 많이 보유하고 있음을 보여주었습니다. 이러한 신선하고 기능적인 지방 세포를 계속 생산하는 능력은 조직 건강을 유지하는 핵심 요소인 것으로 보였습니다.
조직의 공간적 매핑은 세포들이 이웃들과 어떻게 상호작작용하는지를 보여줌으로써 이해의 층위를 더했습니다. 대조군에서 연구진은 노화된 세포와 면역 세포가 함께 모여 염증과 스트레스의 핫스팟을 만드는 특정 '이웃(neighborhood)'들을 발견했습니다. 이러한 구역은 장수하는 개인들에게서는 훨씬 덜 흔하고 덜 강렬했습니다. 이러한 염증 구역 대신, 유난히 오래 산 사람들의 지방 조직은 세포의 분포가 더 고르게 나타났으며, 조직의 쇠퇴를 몰고 오는 독성 통신 신호의 징후가 더 적었습니다. 연구진은 또한 장수 그룹에서 활성화된 특정 유전자 세트를 식별했는데, 이들 중 다수는 세포가 스트레스를 처리하고, 손상을 복구하며, 에너지를 조절하는 데 도움을 주는 것으로 알려져 있습니다. 이 유전자들에는 세포를 젊고 기능적으로 유지하도록 돕는 잘 알려진 장수 조절 인자들이 포함되었습니다.
왜 이러한 유전자들이 활성화되어 있는지 이해하기 위해, 팀은 세포 내 DNA 패키징을 조사했습니다. 그들은 장수하는 개인들이 유전 물질의 접근성 측면에서 다른 패턴을 가지고 있음을 발견했습니다. 건강한 지방 세포와 스트레스 대응 단백질의 생산을 제어하는 DNA 영역이 장수 그룹에서는 더 열려 있고 활발했습니다. 반대로, 염증과 세포 노화를 유도하는 영역은 대조군에서 더 열려 있었습니다. 이는 장수하는 개인들에게서 보이는 회복력이 단순히 다른 세포를 가진 것뿐만 아니라, 올바른 유전자는 켜고 잘못된 유전자는 꺼두는 다른 조절 시스템을 가지고 있는 것임을 시사합니다. 이 연구는 극단적인 장수가 지방 조직의 구조와 기능을 보존하기 위한 다각적인 생물학적 층위의 조화로운 노력, 즉 손상, 흉터, 염증의 일반적인 순환을 막는 노력과 관련이 있다고 결론짓습니다.
연구진은 참가자들의 더 넓은 건강 상태도 살펴보았는데, 장수 그룹이 대조군에 비해 혈액 세포의 유전적 손상이 적고 혈액 내 산화 스트레스 수치가 낮다는 점에 주목했습니다. 이는 지방 조직에서 관찰된 회복력이 유전적 안정성을 유지하고 시간이 지남에 따라 손상을 줄이는 더 넓고 시스템적인 능력의 일부임을 시사합니다. 비록 이 연구가 관찰 연구이며 이러한 요인들이 장수를 유발한다는 것을 입증할 수는 없지만, 세포의 형태에서부터 유전자 활동에 이르기까지 다양한 유형의 데이터 전반에 걸친 결과의 일관성은 건강한 노화 지방 조직이 어떤 모습인지를에 대한 강력한 그림을 제공합니다. 이 연구는 극단적인 노년에 도달하는 것이 조직의 특정하고 회복력 있는 상태를 유지하는 능력, 즉 손상의 축적에 저항하고 생명의 기계가 원활하게 돌아가도록 유지하는 능력에 달려 있을 수 있음을 강조합니다.
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