[메가경제=주영래 기자] 가톨릭대학교 의과대학 약리학교실 김지윤 교수 연구팀이 비만 치료 핵심 단서로 주목받는 호르몬 GDF15(Growth Differentiation Factor 15)의 새로운 작용 원리를 규명했다. 연구 결과 GDF15는 단순히 에너지 소비를 촉진하는 것에 그치지 않고, 교감신경의 성장과 발달 자체를 활성화해 장기적인 에너지 소비량을 높인다는 사실이 밝혀졌다.
김 교수와 순천향대학교 의생명연구원 이명식 석좌교수가 교신저자로 참여한 이번 연구에는 김진영 연구교수(제1저자)도 함께했으며, 연구 결과는 국제 학술지 [Experimental and Molecular Medicine](IF 12.9, 네이처 자매지) 2025년 판에 게재됐다. 논문 제목은 “GDF15 regulates development and growth of sympathetic neurons to enhance energy expenditure and thermogenesis”이다.
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그동안 GDF15는 식욕 억제와 교감신경 자극을 통해 에너지 소비를 높이는 ‘액셀러레이터’ 역할을 하는 것으로 알려졌다. 그러나 이번 연구에서 김 교수팀은 GDF15가 교감신경세포의 성장과 발달을 촉진, 즉 ‘엔진 자체를 키우는’ 역할을 한다는 사실을 새롭게 규명했다. 교감신경은 지방세포에 신호를 보내 열을 발생시키고 에너지를 소모하게 만드는 신경망으로, 신체 에너지 소비를 조절하는 핵심 구조다.
연구팀은 GDF15가 지방조직 내 교감신경 밀도를 높여 에너지 소비를 늘린다는 것을 동물실험을 통해 확인했다. GDF15 과발현 쥐는 교감신경 밀도가 증가하고 체온 유지 능력이 향상된 반면, GDF15 결핍 쥐는 교감신경 밀도가 낮고 에너지 소비가 감소하는 양상을 보였다.
특히 GDF15 수용체(GFRAL)가 기존의 뇌 중심 위치뿐 아니라 말초 교감신경절에도 존재한다는 사실을 밝혀, GDF15가 뇌를 거치지 않고도 신경 성장에 직접 관여할 수 있는 새로운 경로를 제시했다.
이번 연구는 GDF15 기능을 단순한 신경 활성화에서 ‘신경 성장 및 발달 조절’이라는 새로운 개념으로 확장한 점에서 학문적 의미가 크다. 이는 GDF15가 장기적인 에너지 소비 효율을 높이는 핵심 인자로 작용함을 보여주는 동시에, 비만뿐 아니라 당뇨병성 신경병증, 노화로 인한 교감신경 손상 등 다양한 대사 질환 치료 가능성을 제시한다.
이명식 교수는 “이번 연구는 비만 치료의 새로운 패러다임을 제시했으며, 신경계 구조 복구를 통한 대사질환 치료라는 연구 방향을 열었다”며 “GDF15가 손상된 교감신경망을 복원할 수 있다면, 노화와 당뇨 등 질환의 근본적 해결책이 될 수 있다”고 말했다.
김지윤 교수는 “GDF15는 단순히 에너지 소비 스위치를 켜는 역할을 넘어, 에너지 시스템의 ‘배선’을 강화하는 설계자 기능을 한다”며 “향후 GDF15 기반 맞춤형 비만 치료제와 신경 재생 치료제 개발로 이어질 가능성이 크다”고 강조했다.
이번 연구는 한국연구재단(NRF)과 한국보건산업진흥원(KHIDI)의 지원으로 수행됐다.
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