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후각장애는 생각보다 많은 환자들이 호소하는 질환입니다. 삶의 질이 향상되면서 전에는 참고 견뎠던 부분들을 보다 적극적으로 치료하길 원하는 환자들이 증가하고 있습니다. 후각기능의 저하는 상한 음식이나 가스 누출 등을 인지하지 못하는 등의 증상으로 많이 발견하게 되는데 이는 우리의 건강과 밀접한 연관을 지니고 있는 부분들이라고 할 수 있습니다. 후각에 대한 연구는 시각이나 청각 등의 다른 감각에 비하여 많이 이루어지지 않았고 후각장애의 원인이나 기전, 그 치료에 대하여 아직 알아내야 할 부분이 훨씬 많다고 볼 수 있습니다. 본 연구실에서는 마우스모델을 이용하여 후각 기능과 더불어 병태생리적 변화를 관찰하고 분석 할 수 있는 실험기법들을 확립하고 있으며, 이를 이용하여 유전자변형마우스(GEM, Genetically-Engineered Mouse)의 후각 일차/이차 표현형분석을 수행하고 있습니다. 일차 표현형분석에는 후각행동실험(Odorant Behavior Test)이 있는데, 이는 마우스가 좋아하는 냄새(preference)와 싫어하는 냄새(avoidance) 자극물질을 이용하여 자체 제작한 maze와 행동실험으로 확보한 데이터들을 첨단 시스템으로 분석하여 마우스의 후각의 이상 유무를 객관적으로 평가 할 수 있습니다. 이러한 방법을 통하여 무후각 마우스 모델에서 검증을 성공하였고, 이러한 결과를 최근에 Auris Nasus Larynx 논문에 게재하였습니다. 일차 표현형 분석을 통하여 후각의 문제가 발견되었을 경우 보다 심화된 검사법을 이용하여 후각기능에 대한 이차표현형분석을 하게 됩니다. 첫째로, 후각신경세포의 활성도를 정량적으로 분석하기 위하여 마우스 비강 점막에서 냄새자극에 의한 후각신경세포의 전기적 반응을 객관적으로 측정하여 비교할 수 있습니다. 둘째로, functional MRI 이미징 분석방법이 있습니다.  망간을 주입하여 후각신경세포, 후각구, 그리고 대뇌에서 활성화 되는 신경세포의 범위와 정도를 파악할 수 있으며, 이들간에 연결되는 뇌 회로도 확인이 가능합니다. 또한 후각신경세포, 후각구의 조직화학염색, 전자현미경 촬영을 통하여 세포 소기관 수준까지의 미세구조 미상유무 및 후각단백의 발현 정도를 파악할 수 있습니다. 다양한 유전자변형 마우스모델을 이용한 후각기능 연구를 위하여 본 연구실에서 보유하고 있는 in vivo 및 ex vivo, 그리고 in vitro 실험방법들을 통해 보다 객관적이며 재현 가능한 후각표현형 분석을 수행하고 있으며, 이러한 체계적이고 심도 있는 후각표현형분석법들은 관련한 연구 영역을 확장하고 심화시키는 데 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. (그림1)

 

​Figure 1. Olfactory Vehavior TestFigure 2. Electro-olfactogramFigure 3. Functional MRIFigure 4. Histologic Analysis

그림 1

 

후각은 단순히 후각물질을 인지하는 감각으로서의 역할 뿐 아니라 사람의 기억, 그리고Parkinson’s disease나 Alzheimer’s disease 등의 신경 퇴행성 질환과도 밀접한 연관성을 지니고 있다는 것은 이미 잘 알려져 있는 사실입니다. 흥미롭게도 후각이 대사성 질환과 비만과도 연관되어 있다는 결과가 보고되어 소개해 드리고자 합니다.

(The Sense of Smell Impacts Metabolic Health and Obesity, Cell Metabolism 2017)

 

몸의 에너지 항상성은 음식물 섭취와 에너지 소비 사이의 균형을 통해 유지되게 되는데 여러 가지 hormones, peptides, neurotrans-mitters가 매개체 역할을 합니다. 그 중 Leptin은 교감신경을 자극하고 지방세포에서의 catecholamine signaling을 증가시켜 에너지 소비를 늘리고 lipolysis와 fatty acid oxidation을 높이는 역할을 한다고 알려져 있습니다. 후각점막(olfactory epithelium)과 후각구에는 Leptin을 비롯하여 Insulin, IGF-1, Ghrelin 등의 anorexia-signaling hormone에 대한 수용체가 존재하고 그 자극은 시상하부(hypothalamus)로 전달이 되게 됩니다. 이러한 연결을 통하여 후각신경과 중추신경간의 상호작용이 이루어지는 것으로 생각되는데 실제로 배가 고플 때는 후각이 더 예민해지고 반대로 포만감은 후각의 정도를 떨어뜨린다는 보고가 있었습니다.

 

논문의 실험에서는 성인 마우스를 이용하였고 후각기능을 저하시키거나 상승시킨 후의 대사성 변화를 측정함으로써 후각기능과 대사성 질환 간의 관계를 알아보았습니다. 유전조작을 통하여 후각세포의 기능을 떨어뜨린 마우스(OMPDTR mouse)에서는 high fat diet를 시켰을 때 음식의 섭취량이 감소하고 체중 또한 줄어든 것을 확인할 수 있었습니다. 이들의 후각기능 저하는 행동실험을 통하여 food를 찾는데 까지 걸린 시간을 측정하여 확인하였습니다. (그림2) 또한 fatty acid와 insulin, 지방세포가 줄어드는 것을 확인할 수 있었습니다. (그림3) 반면, 후각신경의 재생을 도와주는 요소인 IGF1에 대한 receptor를 ablation시키게 되면 (IGF1RΔOMP Mice) 후구에서의 신경발생이 촉진되어 후각능력이 증가된다고 알려져 있는데, 후각기능의 상승을 역시 행동실험을 통하여 확인하였고 유의미한 지방조직과 체중의 증가를 확인할 수 있었습니다. (그림4)

 

​그림 2그림 3그림 4

 

정리해보면, 후각기능의 저하는 lipolysis와 지방의 thermogenesis를 증가시켜 에너지 소비를 증가시키게 됩니다. 반대로 후각기능의 상승은 mouse의 adiposity를 증가시키는 결과를 보였습니다. 이는 후각신경과 시상하부와의 밀접한 상호작용을 통하여 나타나는 현상으로 생각됩니다.

 

이처럼 후각은 생각보다 우리 삶에 여러 가지 경로를 통하여 영향을 주고 있는 중요한, 그리고 재미있는 감각입니다. 지속적인 관심과 연구를 통하여 후각분야의 선두주자가 될 수 있도록 노력하겠습니다. 감사합니다.

 

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