Reduced telomerase activity in human T lymphocytes exposed to cortisol (2008)

https://doi.org/10.1016/j.bbi.2007.12.004

 

해당 논문은 스트레스 호르몬인 코르티솔이 인간 T 림프구(면역 세포)의 텔로머라아제(telomerase) 활성에 미치는 영향을 분석한 연구이다. 텔로머라아제는 세포의 텔로미어(telomere) 길이를 유지하여 세포 분열을 지속 가능하게 하고 노화를 지연시키는 데 중요한 효소이다. 특히, 텔로머라아제는 면역 세포의 재생과 기능 유지에 관여하며, 활성 감소는 면역 체계의 약화를 초래할 수 있다. 본 연구는 코르티솔이 T 세포에서 텔로머라아제 활성을 억제함으로써 면역 기능 저하와 면역 세포 노화에 기여할 가능성을 보여준다.

 

연구 배경

• 텔로미어와 텔로머라아제의 역할: 텔로미어는 염색체 말단을 보호하는 구조로, 세포 분열 과정에서 점차 짧아지며 세포 노화와 밀접한 관련이 있다. 텔로머라아제는 텔로미어를 연장하여 세포가 노화되지 않고 계속 분열할 수 있도록 돕는다.
• 코르티솔의 생리적 역할: 코르티솔은 스트레스 반응에서 분비되는 주요 호르몬으로, 단기적으로는 에너지를 제공하고 면역 반응을 조절하지만 만성적으로 높아지면 면역 억제와 세포 노화를 유발할 수 있다.
• 스트레스와 면역 억제: 기존 연구에서 스트레스와 관련된 높은 코르티솔 수치가 텔로미어 단축 및 면역력 저하와 연관되어 있음이 보고되었다.

 

연구 방법

1. 혈액 샘플 및 세포 배양

   • 건강한 남녀(25~55세)로부터 혈액을 채취하여 T 세포를 분리
   • T 세포를 활성화시키는 자극(예: PHA, 항-CD2/CD3/CD28 코팅 비드)을 사용하여 1차 및 2차 자극 조건에서 코르티솔의 영향을 평가
   • 배양 중 다양한 농도의 코르티솔을 첨가하여 세포 반응을 비교

2. 텔로머라아제 활성 측정(TRAP Assay)

   • 활성화된 T 세포에서 텔로머라아제 활성을 정량화
   • 코르티솔 농도에 따른 텔로머라아제 활성을 Total Product Generated (TPG) 값으로 계산

3. hTERT 발현 측정(Q-RT-PCR)

   • 텔로머라아제 활성의 핵심 촉매 성분인 hTERT(human Telomerase Reverse Transcriptase) 유전자 발현을 정량화하여 코르티솔의 영향을 분석

 

연구 결과

1. 코르티솔에 의한 텔로머라아제 활성 억제

• 코르티솔은 T 세포의 텔로머라아제 활성을 농도 의존적으로 감소시킴
  • 스트레스 상황에서의 코르티솔 농도(15–30 μM)는 텔로머라아제 활성을 최대 50%까지 억제
• 텔로머라아제 활성 억제는 세포 사멸 없이 발생하여, 텔로머라아제 발현 감소에 기인

2. hTERT 발현 감소

• 코르티솔에 노출된 T 세포는 hTERT 유전자 발현이 감소하여 텔로머라아제 활성 감소와 연관
• 이는 코르티솔이 텔로머라아제 활성을 억제하는 분자적 기전을 설명

3. CD4 및 CD8 세포에서의 차이

• 코르티솔은 CD4 및 CD8 T 세포 모두에서 텔로머라아제 활성 억제 효과를 나타냄
• CD8 T 세포는 높은 농도의 코르티솔에 더 민감하여 억제 효과가 강하게 나타남
• 이는 CD4와 CD8 세포의 호르몬 수용체 밀도 및 신호 전달 경로 차이로 설명 가능

4. 1차 및 2차 자극에서 텔로머라아제 활성 감소

• 초기(1차) 활성화된 T 세포뿐만 아니라 이미 활성화된 상태(2차 자극)의 T 세포에서도 코르티솔이 텔로머라아제 활성을 억제
• 이는 만성 스트레스가 지속적인 면역 기능 저하로 이어질 수 있음을 시사

 

 

코르티솔에 의한 CD4와 CD8 T 세포의 텔로머라아제 활성 억제

1. 축 설명
   • X축: T 세포의 하위 집단(Total PBMC, CD4, CD8) 및 코르티솔 농도
     • PBMC는 전체 말초혈액 단핵세포(T 세포 포함)를 나타냄
     • CD4와 CD8은 각각 보조 T 세포와 세포독성 T 세포를 의미
   • Y축: 상대적 텔로머라아제 활성(Relative Telomerase Activity)
     • 코르티솔에 노출되지 않은 대조군(Control)의 활성 값을 1로 설정
     • 코르티솔 농도에 따른 활성 값이 대조군 대비 상대적으로 얼마나 감소했는지 비교

2. 결과 요약

   • PBMC(전체 T 세포)

     • 코르티솔 농도가 증가할수록 텔로머라아제 활성이 점진적으로 감소
     • 코르티솔 농도가 높은 경우(30 μM), 대조군의 절반 수준으로 텔로머라아제 활성 감소

   • CD4 T 세포(보조 T 세포)

     • 코르티솔 농도 증가에 따른 활성 감소가 관찰되지만, CD8 세포에 비해 억제 효과는 다소 약함
     • 고농도(30 μM)에서 활성 감소가 두드러지게 나타남

   • CD8 T 세포(세포독성 T 세포)

     • 코르티솔에 특히 민감하게 반응하여, 고농도(30 μM)에서 텔로머라아제 활성 감소가 가장 크며, 대조군 대비 약 50% 이하로 감소

 

연구 결론

본 연구는 스트레스 호르몬인 코르티솔이 면역 세포의 텔로머라아제 활성을 억제하여 면역 체계의 노화와 기능 저하를 유발할 수 있음을 보여준다. 이는 스트레스 관리와 면역 체계 보호를 위한 생활습관 개선, 영양 관리, 스트레스 평가의 중요성을 강조한다. 적극적인 스트레스 관리는 면역 건강 유지와 노화 방지에 핵심적인 역할을 할 수 있다.