대사질환 치료의 새로운 장을 연
현대 의학의 눈부신 성취를 찾아서
현대 의학은 비약적으로 발전했지만 인류는 여전히 질병의 위협에서 안전하다고 장담할 수 없다. 오늘날 인간의 목숨을 앗아가는 주요 질환은 암, 심장질환, 뇌혈관 질환이다. 그중 심장질환과 뇌혈관 질환을 통칭하는 ‘심혈관 질환’은 위험성이 알려지며 최근 들어 경각심이 더욱 커졌다. 여기에 비만과 당뇨 등 대사증후군도 치명적인 질병으로 자리 잡았다.
그렇다면 그에 관한 연구는 어떻게 이루어지며, 어느 정도까지 예방 또는 치료할 수 있을까? 그리고 우리는 이러한 질환에 대해 얼마나 이해하고 있을까? 심혈관 질환은 눈에 두드러지거나 병세가 바로 나타나지 않지만 결국 사망에 이를 수 있다. 비만과 대사증후군 또한 여러 증상을 동반하며 다른 질환의 원인이 되기도 하고, 그 자체로도 위험성이 높은 질환이다.
《대사질환에 도전하는 과학자들》은 이렇듯 현대인을 위협하는 주요 질환이 어떻게 발견되고 치료되었는지를 신약 개발 중심으로 엮어 낸다. 이는 곧 현재 세계 곳곳에서 수많은 과학자가 달성하고 있는 성과이기도 하다. 의료 기술 미비로 편견이 가득했던 20세기부터 인간 게놈 프로젝트 이후 고도로 발전하는 유전자 연구까지, 현대 의학의 역사가 고스란히 담겨 있다. 큰 반향을 일으킨 혁신적인 연구나 한때는 추앙받았지만 부작용으로 얼룩진 약물 등, 다양한 사례를 통해 심혈관 질환 및 대사질환 치료의 가능성을 진단한다.
시대를 뛰어넘는 과학자들과
심혈관 질환의 파란만장한 역사
1부 ‘고지혈증과의 전쟁’에서는 혈액 순환, 죽상경화증, 콜레스테롤 등 심혈관 질환을 이해하는 데 필요한 지식을 다양하게 파악한다. 동맥경화증은 동맥이 두꺼워지고 탄력성이 떨어지는 장애를 총칭하는 말로, 그중 대표적인 것이 죽상경화증이다. 죽상경화증으로 동맥 가장 안쪽에 죽상경화판이 형성되면 혈액 순환이 방해되며 심근경색과 뇌졸중의 원인이 된다. 1852년 독일의 병리학자 루돌프 피르호가 죽상경화판의 원인을 파악했고, 20세기 초에 이르러 혈관 내에 축적되는 지방 물질의 성분이 주로 콜레스테롤임이 밝혀진다.
1부에서 가장 인상적인 대목은 혈중 LDL(고밀도 지단백질) 수준을 낮추는 약물인 ‘스타틴’의 개발 과정이다. 당시 콜레스테롤 저해 물질을 선도적으로 개발하고 있던 일본의 산쿄제약은 동물 실험 중 종양이라는 부작용이 나타나자 임상시험을 중단한다. 이후 스타틴은 여러 제약사의 개발을 거쳐 로바스타틴, 프라바스타틴, 심바스타틴, 아토르바스타틴 등 다양한 이름으로 출시되었고 심혈관 질환에 의한 사망률 감소에 기여한다. 현재는 간 독성과 근육 독성이라는 부작용으로 투여가 제한적인 스타틴을 대체할 신약들이 속속 개발되고 있다.
2부 ‘고혈압과의 전쟁’에서는 심혈관 질환의 주요 원인인 고혈압과 뇌혈관 질환, 특히 뇌졸중을 집중적으로 살펴본다. 뇌졸중 환자는 정상인보다 혈압이 높은 편이고, 고혈압 환자는 정상인보다 뇌졸중 위험도가 4~5배 높다. 뇌졸중은 뇌에 혈액을 공급하는 혈관이 막히거나 터져서 뇌세포가 손상되면서 발생하며, 주요 원인은 고혈압과 죽상경화증이다. 20세기 후반부터 이뇨제와 베타 차단제를 시작으로 혈압을 낮추는 신약들이 개발되기 시작한다.
그중 베타 차단제는 부신수질에서 분비되며 심장 박동 수를 높이는 에피네프린(아드레날린)의 원리를 이용해 개발되었으며, 이후 에피네프린에 의한 신호 전달을 차단하고 심장 박동을 낮추는 약물인 프로프라놀롤 개발로 이어진다. 한편 신장이 혈압을 조절한다는 발견은 인체 혈압을 조절하는 주요 기능인 레닌-안지오텐신 시스템의 발견으로 이어진다. 또한 현재 혈압 조절 약물을 대표할 만큼 널리 알려진 칼슘 채널 차단제도 살펴본다. 칼슘 채널 차단제는 칼슘의 심장 박동 촉진 효과를 상쇄하는 원리로, 대표적인 약물로 니페디핀과 암로디핀이 있다.
과연 비만을 치료할 수 있을까?
대사증후군의 현재와 미래
3부 ‘비만 및 대사증후군과의 전쟁’에서는 고지혈증과 고혈압 등 심혈관 질환의 직간접적 원인이자 단독으로도 많은 질병의 위험성을 높이는 비만을 알아본다. WHO에 따르면 비만은 전 세계에 퍼져 가는 유행병이자 치료가 필요한 만성질환이다. 먼저 현대에 이르러 비만이 늘어난 이유를 역사적·과학적으로 살피고, 인간 유전학 연구를 통해 비만 관련 유전자를 발견한 과정을 설명한다. 그중 하나가 비만과 관련성이 가장 높다고 알려진 FTO 유전자다.
독일의 의사 헤르만 할러에 따르면 대사증후군은 비만, 당뇨, 과다콜레스테롤혈증, 고요산혈증, 지방산 등의 증상을 동반한다. 1988년 미국의 내분비학자 제럴드 리븐은 제2형 당뇨병의 특징인 인슐린 저항성이 복부비만, 당뇨, 중성지방 증가, HDL(고밀도 지단백질) 감소, 고혈압의 근본 원인이라고 주장했다. 이 책에서는 인슐린 저항성을 비롯해 과영양 상태, 염증 반응 등을 대사증후군 관점에서 면밀히 파악한다. 20세기 중반부터 비만에 대한 약물 치료 시도가 꾸준히 이어졌지만 아직까진 부작용이 매우 적으면서 약효가 뛰어난 약물은 거의 없다. 마...지막 14장에서는 DNP, 펜터민, 리라글루티드 등 비만 치료 목적으로 나온 약물의 장단점과 위험성, 그리고 진행 중인 비만 치료제 연구를 들여다본다.
의문에 답하고 불확실성에 도전하다
신약 개발의 남겨진 숙제와 새로운 가능성
20세기 전반만 하더라도 심혈관 질환, 대사증후군 등을 일으키는 이상 상태 중 상당수는 질병으로 인식되지 않았다. 한 예로 1943년 4월 임기 도중 사망한 루스벨트 미국 대통령은 당시 혈압이 매우 높았지만 사망 전까지 별다른 조치를 받지 못했다. 고혈압에 대한 인식이 부족하기도 했고 당시에는 치료할 만한 방법이 마땅치 않았기 때문이다.
현재는 20세기 중반에 비해 심혈관 질환에 의한 사망률이 크게 줄었다. 관리 및 치료의 중요성이 널리 알려지면서 혈압 강하제나 스타틴을 정기 복용하는 사람도 드물지 않다. 이처럼 약물 치료 대상이 점점 늘고 약효가 뛰어난 신약이 속속 등장하는 데는 과학자들의 공이 크다. 이 책의 표현처럼 “인간 수명 연장의 상당한 지분은 약물을 개발하며 실용화한 사람들에 있다고 해도 과언이 아니다.”
신약 개발은 때론 뜻밖의 결과로 이어진다. 대표적으로 비아그라는 원래 협심증 및 혈압 저하제로 개발되다가 성기 발기라는 ‘부작용’이 빈번하게 나타나자 결국 발기부전 치료제로 출시되었다. 이처럼 신약 개발은 수많은 의문에 답하고 시행착오를 거치는 과정이며, 이 같은 노력은 인류 건강에 크게 이바지하고 있다. 신약 개발의 남겨진 숙제는 무엇이며, 과연 뛰어넘을 수 있을까? 이 책을 통해 현대 의학이 제시할 새로운 미래를 만나 보자.
서론 죽음과 질병을 둘러싼 끝나지 않는 전쟁
1부 고지혈증과의 전쟁
1장 죽상경화증의 역사
2장 콜레스테롤과 심혈관 질환의 관계
3장 LDL 조절 기전
4장 스타틴의 등장
5장 LDL 콜레스테롤 조절의 새로운 타깃
6장 유전체와 심혈관 질환
2부 고혈압과의 전쟁
7장 고혈압이 질병으로 인식되기까지
8장 최초의 고혈압 조절 약물
9장 신장과 혈압의 결정적 연결 고리
10장 칼슘 채널 차단제
11장 산화질소에서 비아그라까지
3부 비만 및 대사증후군과의 전쟁
12장 비만이 질병이 되기까지
13장 당뇨와 대사증후군
14장 비만 치료제의 새로운 가능성
결론 전쟁은 여전히 끝나지 않았다
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그림 출처
참고문헌
의학이 발전한 21세기에도 인간의 수명은 한정되어 있고 죽음을 피할 수 없다. 그렇다면 현대인은 어떤 이유로 목숨을 잃을까? _첫 문장
죽상경화증은 어떤 기관에 생기느냐에 따라 서로 다른 질환을 일으킨다. 만약 뇌혈관에 죽상경화증이 생기면 뇌졸중(stroke)이 유발된다. 또한 심장에 생기면 심근경색이나 협심증(狹心症, angina pectoris)을 유발하고, 팔다리 혈관에 생기면 말초혈관 질환이 된다. _23쪽
유전성 과다콜레스테롤혈증은 단일 유전자에 이상이 생겨서 발생하는 질병이다. 다른 유전자와 마찬가지로 사람은 한 쌍의 염색체에 2개의 상동 유전자를 가지고 있다. 만약 유전자 2개 중 하나에만 결함이 있다면(이형접합), 출생할 때 정상인보다 혈중 LDL 콜레스테롤 농도가 2배 정도 높아진다. _51쪽
영양이 부족하여 혈중 LDL 콜레스테롤이 매우 낮은 상태에서 LDL이 일부 세포에서만 많이 흡수되면 몸 전체로 콜레스테롤이 잘 전달되지 않는다. 이로써 생명 유지에 필수적인 콜레스테롤이 부족해지면 건강이 위협받을 수 있다. 이를 막으려면 LDL 수용체가 세포에서 LDL을 너무 많이 흡수하지 않도록 LDL 수용체 양을 조절해야 했을 테고, 따라서 이때는 PCSK9가 생존에 필수적인 유전자로 작용했을 것이다. _92쪽
고혈압은 심장질환이나 뇌졸중 이외에도 매우 다양한 질환의 위험 인자로 작용한다. 이 중 대표적인 것이 신장질환이다. 신장과 고혈압은 영향을 주고받는 관계다. 신장은 몸의 혈압을 조절하며, 신장 기능이 악화되면 고혈압을 유발한다. 반대로 고혈압은 신장의 모세혈관을 손상해 신장 기능을 빠르게 악화한다. _121쪽
칼슘 길항제는 고혈압 환자에게는 좋은 혈압 강하 효과를 보여 주지만, 정상 혈압인 사람에게는 저혈압을 유도하지 않았다. 이러한 효과는 디하이드로피리딘 계열 칼슘 길항제인 니페디핀과 비(非)디하이드로피리딘 계열 길항제인 베라파밀에서도 나타났다. 칼슘 길항제가 기존 혈압 조절제보다 이점이 있다는 게 밝혀지자 새로운 칼슘 길항제는 1981년 미국에서 혈압 조절 용도로 사용이 승인되었다. _165쪽
비아그라와 시알리스 등의 발기부전 치료제는 2016년 기준으로 전 세계에서 43억 달러 규모의 의약품 시장을 창출했다. 원래 의약품의 개발 목적이 아닌 부작용에서 힌트를 얻어서 개발된 약물이 연 매출 수십억 달러에 달하는 블록버스터 의약품이 된 과정은 신약 개발 과정이 근본적으로 결과를 예측하기 힘들다는 점을 잘 보여 준다. _184쪽
인슐린 저항성이란 정상적이라면 인슐린에 반응하여 포도당 소비를 높이고 글리코겐 합성을 촉진해야 할 세포들이 인슐린에 잘 반응하지 않는 현상을 말한다. 이럴 때는 췌장에서 혈당 수준을 감지하여 좀 더 많은 인슐린을 분비하고 혈중 인슐린 수준은 점점 높아진다. 이런 상태에서 혈당이 낮아지면 큰 문제는 없으나 세포에서 인슐린에 대한 반응성이 점점 낮아지면 결국 혈당 수준이 올라간다. 이는 제2형 당뇨병의 원인이 된다. _204쪽
비만 치료제는 아직 혈압 강하제나 스타틴처럼 일반화되지 않았다. 기존의 비만 치료제는 여러 부작용 등의 문제가 있었지만 최근 등장한 인크레틴 유사체 비만 치료제는 체중 감량 효과가 탁월하고, 이전 비만 치료제에 비해 부작용이 매우 덜하다. 이 점을 고려하면 비만 치료제의 사용도 앞으로는 좀 더 활성화될 것이다. _230쪽
남궁석 [저]
고려대학교 농화학과를 졸업하고, 동 대학원에서 생화학 전공으로 석사학위와 박사학위를 받았다.미국 예일대학교와 펜실베이니아대학교의 박사후연구원을 거쳐 2013년부터 충북대학교 농업생명과학대학 축산식품생명과학부 초빙교수로 재직하고 있으며, 주 연구 분야는 구조생물학과 동물발생생물학이다. 여러 가지 과학에 대한 덕질스러운 글을 블로그 'Secret Lab of a Mad Scientist'와 동명의 페이스북 페이지를 통해 게재하고 있으며, 동료 생명과학자들과 함께 팟캐스트 '오마매의 바이오톡'을 진행 중이다. 과학자의 과학 지식 교류의 혁신에 관심이 많으며, 이의 일환으로 과학자 간의 수평적인 과학 토론 문화 증진을 위한 대안 학회 '매드 사이언스 페스티벌'을 개최하였다.
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