세포 기능에 필요한 전압, '세포 안에만 생긴다'는 통념 깨졌다

적혈구 실험서 세포 밖 '전기장 전압' 발견
암, 심혈관 질환 등 치료법 개발에 실마리 될 듯
영국 서리대 연구진, 저널 '사이언티픽 리포트'에 논문

생명체가 생존하는 데 전기는 매우 중요한 역할을 한다.

생물이 여러 가지 세포 기능 제어에 전기를 이용한다는 건 1940년대에 처음 발견됐다.

이런 현상은 특히 근육, 신경 등의 관련 세포와 암 같은 질병에서 뚜렷하게 나타난다.

실제로 신경세포를 비롯한 흥분성 세포가 외부 자극을 받으면 세포막 전압이 변한다.

안정 상태의 세포막 전압에선 막 안쪽이 음의 값을 띠지만, 나트륨 같은 양전하 이온이 들어오면 막 전압이 더 작은 절대 음수나 양의 값으로 바뀐다.

지금까지 이런 전압은 세포 내에서만 발생하는 것으로 여겨졌다.

그런데 세포 밖에도 전압이 형성된다는 연구 결과가 나왔다.

생체 세포가 생성하는 전기장 전압(electric field voltage)이 세포 밖에도 나타난다는 것이다.

이는 우리 몸의 세포 하나하나가 미세 전극처럼 기능할 수도 있다는 걸 시사한다.

세포 밖에 형성되는 전압은 세포와 주변 환경의 상호작용에 영향을 미칠 수 있다.

여기엔 세포와 세포의 결합도 포함된다.

이 발견은 잠재적으로 심혈관 질환, 암, 불임 등의 치료법 연구에 도움을 줄 거로 보인다.

영국 서리대(University of Surrey) 생물의학 공학 센터의 마이크 휴스 교수팀이 수행한 이 연구 결과는 최근 저널 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'에 논문으로 실렸다.

이 국제학술지는 네이처 출판사가 발행하는 오픈 액세스 온라인 저널이다.

7일 미국 과학진흥협회(AAAS) 사이트(www.eurekalert.org)에 공개된 논문 개요 등에 따르면 연구팀은 이번에 적혈구(red blood cells)를 모델로 실험해 이 같은 사실을 입증했다.

세포 밖에 전압이 형성된다는 건 각 세포가 미세 송신기 역할을 하면서 전기를 이용해 주변 환경을 바꿀 수 있다는 의미라고 한다.

만약 다른 유형의 세포에 실험해 비슷한 결과가 나온다면 새로운 의학적 치료법을 찾는 데 중요한 실마리가 될 거라고 과학자들은 말한다.

이번 연구에선 적혈구의 세포 밖 전위가 24시간 주기의 생체리듬과 비슷하게 움직인다는 것도 확인됐다.

심근경색, 뇌졸중 등의 심혈관 질환이 가장 많이 발생하는 시간에 세포 밖 전압도 정점에 도달했다는 것이다.

연구팀은 더 깊은 연구가 필요한 주요 영역으로 이 부분을 주목하고 있다.

휴스 교수는 "종종 생물학 연구가 큰 분자 간의 상호작용으로 축소되곤 하지만 세포 단위의 과학은 필수적인 연구 영역"이라면서 "전기적 요소를 도입함으로써 인체가 어떻게 작동하는지 완전히 새롭게 이해하는 방법을 찾게 될 것"이라고 말했다.

/연합뉴스