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2019년 3월 31일 일요일

산소 없이도 뛰는 먹장어의 심장


(University of Guelph researchers deprived hagfish hearts of oxygen and then fed the organs saline containing either glucose, glycerol or no fuel source. The researchers found feeding the hearts glycerol enhanced the hearts' contraction even more so then glucose, which is typically the fuel muscles prefer. These findings could have implications for preventing tissue damage to the human heart when oxygen delivery is impaired, such as during a heart attack or transplant. Credit: University of Guelph)


 먹장어는 이름 때문인지 장어의 일종으로 오해받지만, 사실 장어 같은 경골어류가 아니라 아득한 오래전 모습을 드러낸 척추동물의 첫 번째 그룹인 무악어류의 일종입니다. 턱이 없는 원시적인 어류인 먹장어는 다른 척추동물이 갖지 않은 독특한 생리적 특징을 지니고 있는데 그 중 하나가 바로 저산소 환경에서 잘 버틴다는 것입니다. 특히 먹장어의 심장은 산소 공급이 없는 무산소 환경에서도 오랫동안 작동이 가능합니다. 



 아무리 원시적이라고 해도 대부분의 진핵세포와 다세포 동물은 산소를 필요로합니다. 먹장어라고 해도 이점은 다르지 않지만, 산소가 부족한 깊은 바다에서 살기 위해 저산소 환경에 적응했을 것입니다. 먹장어의 심장은 심지어 36시간 정도 산소가 없어도 그 기능을 유지합니다. 비슷한 상황이 포유류에 발생했다면 수분 이내로 심장이 정지해 사망했을 것입니다. 


 궬프 대학(University of Guelph)의 토드 길리스 교수 (Prof. Todd Gillis)가 이끄는 연구팀은 먹장어 심장 세포의 비밀을 풀기 위해 연구를 진행했습니다. 연구팀은 먹장어의 심장 세포가 포도당이나 글리세롤, 글리코겐에서 에너지를 얻는다고 생각하고 각각의 배양 용액과 아무것도 낳지 않은 배양 용액에 낳어 무신소 환경에서 수축력과 수축 시간을 비교했습니다. 그 결과 글리세롤이 있는 배양 용액에서 심장 세포가 현저하게 잘 뛴다는 사실을 확인했습니다. 


 물론 글리세롤 하나만이 아니라 저산소 환경에서 오래 버틸 수 있는 낮은 대사율 역시 중요한 이유겠지만, 심장 세포가 일단 움직이려면 산소능 없어도 에너지는 필요합니다. 먹장어는 혈중 글리세롤 농도가 높으며 간에서 이를 저장했다가 방출하는 것으로 보입니다. 다만 아직까지 모르는 이유 역시 존재할 것으로 보입니다. 아무튼 먹장어의 예상치 않았던 놀라운 능력 같습니다. 



 참고 


L. A. Gatrell et al, Contractile function of the excised hagfish heart during anoxia exposure, Journal of Comparative Physiology B (2019). DOI: 10.1007/s00360-019-01208-w




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