신종 코로나, 심장 '페이스메이커' 직접 공격한다

심박 조절 '동방결절' 세포 감염→철분 의존 예정사 촉발
미국 코넬 의대 연구진, 미국 심장협회 저널에 논문

신종 코로나바이러스(SARS-CoV-2)가 침입하면 주로 호흡계와 심혈관계에 감염증이 생긴다.

부정맥(Arrhythmia)은 심혈관계에 흔히 나타나는 신종 코로나 감염증 가운데 하나다.

부정맥은 보통 심장 박동이 불규칙한 걸 말하지만, 심박이 너무 빠르거나 느린 것도 포함된다.

특별한 이유 없어 1분당 심장박동이 '100회 이상'이면 빈맥(頻脈), '60회 미만'이면 서맥(徐脈)으로 간주한다.

부정맥을 방치하면 심장마비 등 각종 심장질환이 올 수 있어 주의가 필요하다.

미국 웨일 코넬 의대 과학자들이, 어떻게 신종 코로나바이러스가 부정맥을 유발하는지 밝혀냈다.

신종 코로나바이러스는 심장의 특화된 '페이스메이커 세포'(pacemaker cell), 즉 심박 조율 세포에 감염해 페롭토시스(ferroptosis)를 촉발하는 것으로 나타났다.

페롭토시스는 철(Fe)에 의존하는 세포 자멸사 메커니즘을 말한다.

코넬 의대 첸쑤이빙(Shuibing Chen) 화학 생물학 교수팀이 주도한 이 연구 결과는 1일(현지 시각) 미국 심장협회 저널 '순환 연구'(Circulation Research)에 논문으로 실렸다.

이 연구엔 비영리 학술 의료센터인 '뉴욕 프레즈비테리언 병원'(NewYork-Presbyterian Hospital)과 뉴욕대 의대 과학자들도 참여했다.

논문의 공동 수석저자인 첸 교수는 "심근 세포를 비롯한 여러 유형의 세포에 신종 코로나바이러스가 감염한다는 걸 확인했지만, 페롭토시스 신호를 발견한 건 이 심박 조율 세포가 유일하다"라고 말했다.

코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 환자에게선 부정맥의 일종인 '심계 항진'(tachycardia)도 흔히 보고된다.

부정맥이 코로나19의 병세 악화와 연관됐다는 연구 보고도 여러 건 나왔다.

하지만 이 바이러스가 어떻게 부정맥을 유발하는지는 잘 알지 못했다.

연구팀이 햄스터를 실험 모델로 선택했다.

햄스터를 모델로 쓰면 인간의 코로나19와 유사한 감염증 신호를 확실히 관찰할 수 있다고 한다.

이 실험에서 신종 코로나바이러스가 코를 통해 '동방결절'(sinoatrial node) 세포에 감염한다는 걸 확인했다.

'굴심방 결절'로도 불리는 동방결절은 심장 박동 조절 기능을 갖춘 특이한 조직이다.

신종 코로나바이러스는 인간의 동방결절에도 감염하는 것으로 추정됐다.

과학자들은 인간 배아 줄기세포로 분화한 동방결절 세포에, 신종 코로나의 인체 감염에 필요한 ACE2 수용체 등이 존재한다는 걸 확인했다.

또 이 유형의 세포에 신종 코로나가 감염하면 염증성 면역 유전자의 활성도가 대폭 상승했다.

하지만 가장 놀라운 발견은, 동방결절 세포가 신종 코로나 감염으로 스트레스를 받으면 뚜렷한 페롭토시스 조짐을 보인다는 것이었다.

세포 내 철분 축적과 관련이 있는 페롭토시스가 진행되면 세포를 파괴하는 활성 산소가 폭발적으로 생성된다.

과학자들은 철과 결합해 페롭토시스를 억제하는 화합물을 쓰면 동방결절 세포의 예정사 과정이 되돌려진다는 것도 확인했다.

공동 수석저자를 맡은 코넬 의대의 로버트 슈워츠 부교수는 "다는 아닐지 몰라도, 코로나19 환자의 부정맥이 동방결절 세포의 페롭토시스에서 비롯된다는 걸 시사한다"라고 지적했다.

사실 코로나19 환자의 동방결절 세포만 보호하려고 한다면 이미 나와 있는 페롭토시스 억제제를 쓸 수도 있다.

하지만 모든 세포 유형에서 신종 코로나 감염의 영향을 차단하는, 효능 범위가 넓은 항바이러스제가 더 선호될 수밖에 없다.

게다가 손상된 동방결절 기능을 대체하는 전자 심박 조절기도 개발돼 이미 임상에 쓰이고 있다.

그런데도 코넬 의대 과학자들은 코로나19 환자의 동방결절 손상에 대한 연구를 계속할 예정이다.

연구팀은 특히 이번에 개발한 '배아 줄기세포 유래' 동방결절 세포가 대안적 치료법이 될 가능성에 주목하고 있다.

/연합뉴스