인터루킨-17(IL-17)은 사이토카인의 일종으로 염증 반응을 유도하고 중재하는 호르몬의 일종이라 할 수 있는데 특히 알레르기 반응과 관련이 있습니다. 사이토카인중 염증성 사이토카인에서 나타나는데 이 단백질은 세포의 성숙과 성장조절에 관여하는 바가 큽니다. 특히 자가 면역 질환중 건성 질환에 영향을 미치는데 두피나 피부주변에서 방출되는 염증분자에 반응합니다. 이를 적절히 조절하면 피부노화 방지에 최적의 효과를 나타 낼 수 있을것으로 밝혀졌습니다.
IL-17 억제 이점
피부의 염증 유발 상태를 감소 시키고 이는 노화 관련 특성들을 지연 시키며, 결과적으로 노화된 피부가 만성 염증의 징후를 보일수 있는 증가된 IL-17 신호 전달 제한이 노화 관련 피부 질환을 예방 및 치료하는데 큰 이점이 될 수 있다는 것을 시사합니다.피부 노화의 이해
피부 노화의 기본 개념
피부 노화는 인간 본연의 노화를 가장 극적으로 나타내는 지표이며, “세월의 흐름에 따라 피부의 구조와 기능이 변화하는 현상”을 말합니다. 이 과정은 두 가지 주요한 형태로 나타납니다.내인성 노화
내인성 노화는 주로 유전적 요인과 시간의 경과에 따른 신체의 자연스러운 변화로 인해 발생합니다.- 세포 노화: 세포 분열 능력의 감소를 말합니다.
- 콜라겐과 엘라스틴의 감소: 피부의 주요 구조 단백질인 콜라겐과 엘라스틴의 생산이 감소하며, 이는 피부의 탄력성과 견고함이 줄어듭니다.
- 수분 보유 능력 감소: 피부의 수분 보유 능력이 감소하여 건조해지고, 주름이 더 쉽게 형성됩니다.
- 지방층의 변화: 피부 아래의 지방층이 얇아지면서 피부가 더 얇고 취약해질 수 있습니다.
외인성 노화
외인성 노화는 환경적 요인에 의해 촉진되는 피부 노화 과정입니다.- 태양 노출 (광노화): 자외선은 가히 피부의 적이라 할 수 있으며 자외선 노출은 피부 노화 및 각종암의 주요 원인 중 하나로, 콜라겐과 엘라스틴의 파괴, 색소 침착, 주름 형성 등을 촉진합니다.
- 오염: 대기 오염은 피부에 자유 라디칼을 생성하여 콜라겐과 엘라스틴의 파괴를 가속화할 수 있습니다.
- 생활 습관: 당연하게도 흡연, 과도한 알코올 섭취, 불균형한 식습관 등은 피부 노화를 가속화할 수 있습니다.
- 스트레스: 현대 인류의 최대 피해라 할 수 있는 만성적인 스트레스는 호르몬 변화를 일으켜 피부 노화에 영향을 미칠 수 있습니다.
피부 노화 과정의 구조적, 기능적 변화
피부의 구조적 변화
- 콜라겐과 엘라스틴의 감소: 피부의 주요 구조 단백질인 콜라겐과 엘라스틴의 생산이 감소합니다. 이로 인해 피부의 탄력성과 견고함이 줄어들고, 주름이 생기기 쉬워집니다.
- 피부 두께의 감소: 피부의 두께가 줄어들면서 피부가 얇아지고, 쉽게 손상될 수 있습니다.
- 피지선과 땀샘의 기능 감소: 피부의 보습과 온도 조절 기능이 약화됩니다.
피부의 기능적 변화
- 피부 장벽 기능의 약화: 피부의 보호 기능이 약화되어 외부 자극에 더 민감해질 수 있습니다.
- 상처 치유 능력의 감소: 피부의 재생 능력이 떨어지면서 상처 치유 속도가 느려집니다.
- 멜라닌 세포의 기능 변화: 색소 침착이나 불균일한 피부 톤이 발생할 수 있습니다.
인터루킨-17(IL-17)의 생물학적 기능
인터루킨-17의 발견
인터루킨-17(IL-17), 특히 IL-17A는 1990년대 중반(Rouvier et al.에 의해 1993년에 확인)에 처음 발견되었습니다. 이 단백질은 주로 T-보조 세포 그룹에서 생성됩니다. 특히 염증 반응을 촉진하는 주요 요소로, 염증성 사이토카인과 화학물질의 생산을 자극하여 면역계의 활성화에 기여합니다. 이 사이토카인은 여러 하위 유형(IL-17A부터 IL-17F까지)으로 구성되어 있으며, 각각 다른 기능과 역할을 가지고 있으며 연구 개발이 다양하게 이루어지는 분야라 할 수 있습니다.인체 내에서의 역할과 중요성
인터루킨-17은 세균이나 곰팡이와 같은 병원체에 대한 방어에서 중요한 역할을 하며, 염증을 유발하는 다양한 세포 유형을 활성화 시키고, 염증 반응을 촉진하는 다른 사이토카인의 생산을 자극합니다. 이러한 내용을 긍정적으로 분류 될 수 있으나 세상에는 항상 정반합이 있듯이 인터루킨-17의 과도한 활성화는 여러 염증성 질환과 자가면역 질환의 일으킵니다.염증성 질환과 자가면역 질환
인터루킨-17(IL-17)의 역할과 중요성
자가면역 질환과 염증성 질환
- 염증 반응의 촉진: 인터루킨-17은 염증을 유발하는 세포들을 활성화시키고, 염증성 사이토카인의 생산을 증가시킵니다. 이는 건선, 류마티스 관절염, 크론병과 같은 질환에서 관찰됩니다.
- 조직 손상과 병리학적 변화: 과도한 인터루킨-17 활성화는 인체 조직의 염증과 손상을 증가시키며, 이는 자가면역 질환의 병리학적 특징 중 하나입니다.
- 호중구: 백혈구의 일종으로, 세균을 공격하며 이어서 IL-17은 호중구의 이동과 분화를 촉진하여 염증 부위에 호중구가 모여 세균을 잡아먹고 죽입니다.
- 대식세포: 세균과 같은 병원체를 잡아먹으며, IL-17은 대식세포의 활성화를 촉진하여 세균을 더 효과적으로 제거하도록 돕습니다.
- 섬유아세포: 우리가 타박상을 입으면 나타나는 흉터를 만드는 역할을 합니다. IL-17은 섬유아세포의 활성화를 촉진하여 염증 부위에 콜라겐과 같은 결합 조직을 생성하도록 돕습니다.
피부 노화 과정과의 관계
- 피부의 염증 반응: 최근에 염증 반응이 피부 노화와 깊은 관계가 있음이 드러났으며, 피부의 건강과 외관에도 영향을 미칩니다.
- 콜라겐 분해 촉진: 염증은 콜라겐을 분해하는 효소인 MMP(matrix metalloproteinases)의 활성을 증가시킵니다. MMP는 콜라겐을 분해하여 피부의 탄력을 감소시키고, 주름과 처짐 등의 노화 증상을 유발할 수 있습니다.
- 피부 재생 능력 감소: 염증은 피부 재생에 필요한 세포의 증식과 분화를 억제합니다. 이는 피부의 자연적인 재생 능력을 감소시켜 피부 노화를 가속화할 수 있습니다.
피부 노화의 과정과 IL-17의 영향
피부 노화의 생리적 및 분자적 메커니즘
세포 수준의 변화
- 세포 수명 감소: 나이가 들면 피부 세포의 수명이 감소 하는 것은 우주탄생 이래로 자연스러운 현상입니다. 이는 세포의 자연 소멸 과정인 세포 노화(apoptosis)와 관련이 있습니다.
- 재생 능력 감소: 세포 분열과 재생 능력이 줄어들면 피부의 회복력과 재생력이 감소하는데 이는 상처 치유 속도의 저하와 노화 징후의 증가로 이어질 수 있습니다.
콜라겐과 엘라스틴의 감소
- 구조 단백질 감소: 콜라겐과 엘라스틴은 피부의 탄력성과 견고함을 제공하는 주요 구조 단백질입니다. 나이가 들면서 이들 단백질의 생산이 감소하고, 피부는 탄력을 잃고 주름이 생기기 쉬워집니다.
산화 스트레스
- 자유 라디칼 손상: 환경오염등으로 인한 자유 라디칼과 반응은 산소 종은 피부 세포에 산화적 손상을 입히며, 이는 세포의 기능 저하와 노화를 촉진합니다.
- 항산화 방어 메커니즘 약화: 나이가 들면서 피부의 항산화 방어 메커니즘이 약화되어 산화적 손상에 더 취약해집니다.
DNA 손상
- 자외선 노출: 자외선 및 기타 내외부적인 원인으로 DNA는 손상을 입으며, 이는 세포의 노화와 암 발생 위험을 증가시킵니다.
- 환경적 요인: 오염, 화학 물질 노출 등 환경적 요인도 DNA 손상을 일으키며, 이는 피부 노화를 가속화합니다.
IL-17과 피부 노화의 연관성(건선에서의 역할)
면역세포의 활성화는 염증 반응을 유발하여 관절과 두피 주변의 피부에서 방출되는 염증 분자에 반응하여 건선의 병변을 형성합니다. 이런 반응은 인해 표피 세포가 평소보다 더 빠르게 재활용되어 붉고 비늘 모양의 병변과 만성 피부 염증이 형성됩니다. 건선 환자의 병변에서 채취한 생검을 분석한 결과, IL-17을 함유한 세포독성 T 세포와 호중구가 풍부한 것으로 나타났습니다. 이는 명확하게 IL-17 사이토카인이 건선 발병과 관련이 있음을 나타냅니다.- 염증과 피부 노화: 피부의 염증 반응을 촉진합니다. 염증은 콜라겐과 엘라스틴의 분해를 가속화하고, 피부의 재생 능력을 감소시킵니다. 이러한 염증 반응은 피부 노화의 주요 원인 중 하나입니다.
- 피부 장벽 기능의 약화: 피부 장벽의 기능을 약화시킬 수 있으며, 이는 피부의 건조함과 민감성을 증가시킵니다.
- 노화 관련 질환과의 연결: 인터루킨-17의 과도한 활성화는 건선과 같은 피부 노화 관련 질환의 발달에 기여할 수 있습니다.
IL-17 억제로 인한 피부 노화의 잠재적 이점
IL-17 억제와 피부 건강
노화된 쥐의 피부에서 비상피 세포를 단일 세포 RNA 시퀀싱(scRNA-seq)으로 분석 한 바 연구진은 노화된 피부에서 비상피 세포의 세포 유형 구성과 유전자 발현 패턴에 변화가 있음을 발견했습니다.세포 유형별 변화
노화된 진피 세포는 비면역 세포, 면역 골수성 세포 및 면역 림프계 세포의 세 가지 주요 세포 유형으로 분류하였습니다.- 비면역 세포는 노화와 함께 증가하는 경향이 있었습니다.
- 면역 골수성 세포는 노화와 함께 감소하는 경향이 있었습니다.
- 면역 림프계 세포는 노화와 함께 증가하는 경향이 있었습니다.
연령별 변화
노화된 진피 세포는 성인 진피 세포에 비해 다음과 같은 변화를 나타냈습니다.- 세포 크기가 작아졌습니다.
- 세포 분열 속도가 느려졌습니다.
- 염증 관련 유전자의 발현이 증가했습니다.
연구 사례 및 임상 시험 결과
Targeting lymphoid-derived IL-17 signaling to delay skin aging노화된 피부에서는 비상피 세포의 세포 유형 구성 변화
연구진은 노화된 쥐의 피부에서 5,213개의 비상피 세포와 11,940개의 면역 세포를 분리하여 scRNA-seq 분석을 수행했습니다.- 면역 세포의 비율이 증가했습니다. 면역 세포의 일종인 T 세포의 비율은 2배, B 세포의 비율은 1.5배 증가했습니다. 특히, Th17 세포의 비율은 5배 증가했습니다.
- 섬유아세포의 비율이 감소했습니다. 섬유아세포는 피부 조직을 구성하는 중요한 세포로, 피부 장벽의 기능에 관여합니다. 노화된 피부에서는 섬유아세포의 비율이 30% 감소했습니다.
- 상피세포의 비율이 감소했습니다. 상피세포는 피부의 가장 바깥쪽을 구성하는 세포로, 피부를 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 합니다. 노화된 피부에서는 상피세포의 비율이 10% 감소했습니다.
노화된 피부에서 비상피 세포의 유전자 발현 패턴 변화
- 면역 반응과 염증과 관련된 유전자의 발현이 증가했습니다. 특히, Th17 세포의 발현과 관련된 유전자의 발현이 크게 증가했습니다.
- 피부 장벽의 기능과 관련된 유전자의 발현이 감소했습니다. 특히, 섬유아세포의 발현과 관련된 유전자의 발현이 감소했습니다.
인터루킨-17 억제의 가능한 부작용과 주의사항
면역계에 미치는 악영향
- 감염 위험 증가: 인터루킨-17은 병원체에 대한 면역 반응에 중요한 역할을 합니다. 따라서, 이를 억제하면 특정 감염에 대한 저항력이 감소할 수 있습니다.
- 자가면역 반응: 면역계의 균형이 교란될 경우, 자가면역 반응이 촉발될 수 있으며, 이는 다른 자가면역 질환의 발병 위험을 증가시킬 수 있습니다.
- 면역 반응의 조절 문제: 장기간 인터루킨-17 억제제를 사용할 경우, 면역계의 다른 부분에 영향을 미쳐 예상치 못한 부작용이 발생할 수 있습니다.
장기적 사용의 위험성
- 내성 발달: 장기간 사용으로 인해 몸이 이 약물에 대한 내성을 개발할 수 있으며, 이는 치료 효과의 감소로 이어질 수 있습니다.
- 장기적인 부작용: 장기간 사용에 따른 부작용의 정도와 범위는 아직 완전히 이해되지 않았으며, 이는 잠재적인 건강 위험을 수반할 수 있습니다.
- 면역계의 균형 문제: 장기간 인터루킨-17을 억제하면 면역계의 다른 중요한 기능에 영향을 줄 수 있으며, 이는 전반적인 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
현재와 미래의 치료 전략
현재 사용되고 있는 인터루킨-17 억제제
인터루킨-17(IL-17) 억제제는 주로 특정 염증성 질환의 치료에 사용되고 있습니다. 현재 시장에 나와 있는 몇 가지 주요 인터루킨-17 억제제는 다음과 같습니다:- Secukinumab (Cosentyx): 주로 건선, 건선성 관절염, 강직성 척추염 치료에 사용됩니다.
- Ixekizumab (Taltz): 건선과 건선성 관절염 치료에 효과적입니다.
- Brodalumab (Siliq): 중등도에서 중증의 건선 치료에 승인되었습니다.
미래의 연구 방향과 잠재적 치료법(IL-17 억제)
- 표적화된 치료법 개발(맞춤형 억제제)
- 건선 환자
- 류마티스 관절염 환자
- 아토피 피부염 환자
- 특정 유전적 변이를 가진 환자
- 노화와 관련된 피부 질환
- 장기적 안전성과 효과 연구
- 부작용 최소화
- 장기 치료 가능성
- 피부 노화에 대한 적용
- 조합 치료법의 탐색
- 다중 치료법
인터루킨-17 억제와 피부 노화의 미래
IL-17의 억제에 따른 노화 지연(피부노화)는 아직 동물실험에 머물러 있지만 앞으로 그 전망을 밝다고 할 수 있습니다. 최근 AI의 발달로 인해 노화관련 연구가 활발히 이루어지고 있으며 임상3상의 결과를 가져오는 사항도 많이 있습니다. 인간이 노화를 가장 빠르게 느낄 수 있는 형태는 피부로 나타납니다. 정확한 수치는 알 수 없지만, 현재 항노화 시장의 규모는 8억 달러로 추정되고 있습니다. 가까운 미래에 외견적으로나마 항노화(unageing.net) 할 수 있는 치료제가 나오길 바랍니다. 다만 명심하여야 할 것은 항상 개인적 예방전략(소식, 운동 등)을 꾸준히 실천하는 것이야말로 항노화의 최첨병임을 명심하여야 할 것입니다.노화극복과 건강에서 더 알아보기
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