재생의학-줄기세포 재생 및 복구

우리 신체는 무수한 세포들로 이루어 있다. 

여러 세포들이 세포언어, 생명 암호들로 정보를 전달하면서 생명현상을 유지한다

신경계는 신경전달물질(에프네프린, 노아에프네프린, 도파민, 세로토닌 등),  면역계는 여러 싸이토카인(인터류킨, 인터페론, 케모카인), 면역세포들간의 세포벽 수용체간의 직접적인 결합을 통한 세포간 연락(communication),  줄기세포는 여러 성장인자(EGF, IGF, FGF, TGF, PDGF등), 여러 호르몬들이 세포와 세포사이에 정보를 전달하고 세포는 세포벽에 존재하는 수용체(당단백질, 당사슬, 당쇄)를 통해서 정보를 인지하고 세포내로 전달한다

우리 몸의 호르몬계, 신경계, 면역계, 재생시스템 등의 조절시스템, 치유시스템이 정상적으로 작동되어야만 건강을 유지할 수 있고, 이런 시스템이 정상적으로 작동하기 위해서는  이때 세포벽의 수용체(당단백), 전달물질(당단백질-사이토카인, 성장인자, 호르몬)이 정상적으로 생성(glycosylation)되고 작동되어야만  세포간 정보가 정상적으로 전달된다.   

세포간 정보-염증, 재생, 호르몬 등의 신호를 받아들이는 데 중요한 세포벽의 수용체, ECM-진피층의 세포외물질인 콜라겐, 히알루론산, GAG(뮤코다당체), PG(프로테오글리칸)이 당단백(당사슬. glycoprotein)이다. 

세포간 재생신호 전달하는 글리칸

예) 피부 줄기세포 –> 당화된 성장인자(stem cell factor, growth factor)들인 EGF, IGF, FGF, TGF, PDGF를 생성하여 분비 –> 주변의 섬유아세포에 정보를 전달하면 섬유아세포벽에 있는 당화된 수용체인 당단백질의 당사슬에 접착 –> 수용체는 재생정보를 인지하고 그 정보를 섬유아세포의 핵(DNA)에 전달하고, DNA 전사 –> RNA에서 번역후 리보솜에서 미성숙 콜라겐 단백질 생성 –> 소포체와 골지체에서 폴딩과 당화(glycosylation)으로 3차원 구조의 폴딩된 완전한 콜라겐을 생성하여 세포외기질로 분비한다.

또한 콜라겐 외에 엘라스틴, 히알루론산,  GAG(Gylcosaminoglycans , heparan sulfate, chondrotin sulfate, keratan sulfate)의 생성을 촉진한다. 

Glycosylation(당화)는

글리칸함유 다당체(MAC/Microbiota accesable carbohydrate =glyconutrient ) 는 대부분의 세포벽에 당단백질/당지질을 만드는데 아주 중요한 역할을 한다

글리칸함유 다당체(MAC/Microbiota accesable carbohydrate =glyconutrient ) 는 피부줄기세포를  활성화시킨다

     β1,4-Galactosyltransferases, Potential Modifiers of Stem Cell Pluripotency and Differentiation

줄기세포에서 생성되는 성장인자(growth factor/stem cell factor)와 결합하는 타켓세포의 성장인자 수용체도도 당화(glycosylation)되어 있다. 

  – 따라서 정상적으로 당화와 폴딩이 된 성장인자들과 그 수용체들이 생성되어야 만이 정상적인 정보가 전달되고 역할을 수행할 수 있다.

피부, 두피에서 당질(당영양소glycan)의 역할은

1)  세포표면의 글리코프로틴, 글리코지질의 원료로 사용되어 세포벽을 코팅하여 세포의 1차 방어막 역할을 하여 유해물질, 독소, 활성산소, AGEs최종당화산물로부터 세포 보호

2)  세포증식과 세포분화에 역할 – 줄기세포활성화

3)  세포간의 커뮤니케이션 역할(세포간 재생신호 전달)

4)  cell-matrix간의 커뮤니케이션 역할

5)  독소나 유해균을 감지

6)  주변세포와 구분되게 하는 cell marker 역할

7)  여러 원인에 의해 발생된 피부염증은 완화시켜주고, 피부재생에 필요한 피부단백질(콜라겐 등)합성을 유도하는 신호를 보낼뿐만 아니라 실제로 단백질의 합성을 촉진한다

8) 배아줄기세포의 발달과정에서 당사슬이 세포간 교신을 통해 정확한 진로를 결정하게 하여 정확한 조직의 발달을 돕는다

9) 세포의 성장과 분화과정에서 세포벽의 Glycans이 변한다

10) 피부장벽에 중요역할한다 – glucosylceramide, glycosphingolipid

11) 진피층의 구조 유지와 상처재생 촉진에서  Proteoglycans-GAG(콘드로틴설페이트, 케라탄설페이트, 헤파란설페이트, 히알루론산)이 중요 역할한다

12) Notch수용체(EGF-glycosylated RC)에 O-fucos가 부족하면 피부병변 발생

13)  항산화 역할

     – SOD 활성화시킨다

     – 글루타치온의 활성을 50% 향상 시킨다

     *  Glycation & AGEs(최종당화산물)은 염증과 활성산소를 증가시키고 SOD활성 감소, 글루타치온 감소 유발,  인슐린, 렙틴 저항성 증가시킨다