바이러스 접근하기만 하면 후각 뉴런에 면역세포 몰려들어
면역세포의 사이토카인 분비→후각 수용체 생성 ‘하향 조절’
신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)의 독특한 증상 중 하나는 냄새를 잘 못 맡는 것이다.
코로나19 환자의 후각 상실은 감기에 걸렸을 때처럼 코가 막히지 않아도 나타난다.
다행히 대부분의 코로나19 환자는 며칠 지나면 정상으로 돌아온다.
이런 일이 생기는 데 관여하는 분자 메커니즘을 미국 뉴욕대 과학자들이 밝혀냈다.
신종 코로나바이러스가 몸 안에 들어오면 후각 수용체(0R) 작용이 약해지는 것으로 확인됐다.
후각 수용체는 냄새 분자를 감지하는 코안 신경세포 표면에 존재하는 단백질을 말한다.
후각 조직의 신경세포(뉴런) 주변에 신종 코로나바이러스가 나타나면 T세포 같은 면역세포가 몰려왔고, 이들 면역세포가 분비하는 사이토카인의 작용으로 후각 뉴런의 유전자 활성도가 변했다.
이런 현상은 신종 코로나바이러스가 후각 뉴런에 감염하지 않아도 나타났다.
바이러스가 후각 뉴런에 접근하기만 하면 이에 대응하기 위해 면역세포가 몰려들기 때문이다.
보통 면역세포 작용은 뇌에서 오래가지 않는 것으로 알려져 있다.
그러나 면역세포가 분비하는 신호 전달 물질은, 후각 수용체 형성에 필요한 유전자 활성도를 낮추는 방식으로 계속 작용할 수 있다는 걸 시사한다.
뉴욕대 그로스먼 의대(NYU Grossman School of Medicine) 과학자들이 수행한 이 연구 결과는 지난 2일(현지 시각) 저널 ‘셀(Cell)’ 온라인판에 논문으로 실렸다.
연구팀은 사후 검시 과정에서 채취한 환자 23명의 후각 조직과 골든 햄스터를 모델로 신종 코로나바이러스에 감염되면 분자 수준에서 어떤 일이 벌어지는지 검사했다.
햄스터는 같은 포유류인데도 인간보다 후각에 더 많이 의존하고 비강 감염에는 훨씬 더 취약하다.
이 실험에서 코로나19 환자의 상당수에 후각 상실 등의 이상 증상이 장기간 나타나는 이유가 밝혀졌다.
신종 코로나바이러스가 침입하고 이에 맞서는 면역 반응이 나타나면, 후각 수용체 형성에 영향을 미치는 염색체의 DNA 사슬이 활발히 개방되지 못해 유전자 발현을 자극하는 능력이 감퇴했다.
그 결과 양쪽 모델 모두에서 후각 수용체 형성이 광범위하게 지속해서 하향 조절됐다.
햄스터는 이런 현상이 짧게 나타나다가 원래대로 돌아갔지만, 인간의 후각 조직은 그렇지 못했다.
이는 코로나19 환자의 경우 염색체의 유전자 발현 제어가 더 오래 교란된다는 걸 시사한다.
아울러 신종 코로나바이러스가 제거된 뒤에도 후각 수용체 전사가 복원되는 걸 방해하는 ‘세포핵 기억(nuclear memory)’의 한 유형일 수 있다고 과학자들은 추정한다.
연구팀은 또 비강의 후각 뉴런이 뇌의 민감한 영역과 많이 연결돼 있다는 점에 주목한다.
비강에서 일어난 면역세포 반응이 뇌의 감정이나 사고 능력에도 영향을 미칠 수 있다는 뜻이다.
연구팀은 논문에서 “깨지기 쉬운 염색체 사이의 유전적 상호작용에 후각이 의존한다는 인식엔 중요한 의미가 있다”라면서 “면역계가 염색체 간 접촉을 방해하는 방식으로 반응할 때마다 후각 유전자 발현이 멈춘다면, 후각 상실은 탄광의 카나리아 새 같은 역할을 할 수 있다”라고 강조했다.
후각 상실이, 실제로 어떤 증상이 나타나기에 앞서 신종 코로나바이러스의 뇌 조직 손상을 알리는 조기 신호일 수 있다는 의미다.
