허혈·재관류에서 ATP 고갈에 따른 이온 항상성 붕괴와 미토 콘드리아 손상 및 세포 회복 기전에 대한 문헌고찰

허혈과 저산소 상태에서는 산화적 인산화가 저하되어 ATP 생성이 감소하고, 장기간 지속되면 세포막과 세포소기관의 이온 수송계가 정상적으로 작동하기 어려워진다. 본 문헌고찰은 ATP 고갈 이후 발생하는 Na+/K+-ATPase, plasma membrane Ca2+-ATPase 및 sarcoplasmic/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase의 기능 저하와 이에 따른 Na+·Ca2+ 축적, K+ 유출, 막전위 감소 및 세포 팽창을 정리하였다. 또한 허혈 중 해당과정 의존성 증가와 산성화, 재관류 시 축적된 succinate의 산화 및 미토콘드리아 복합체 I의 reverse electron transport에 의한 ROS 증가를 검토하였다. Ca2+ 과부하와 ROS는 mitochondrial permeability transition pore의 개방을 촉진하며, 한 미토콘드리아에서 생성된 ROS가 주변 미토콘드리아의 추가 ROS 방출을 유도하는 ROS-induced ROS release를 통해 손상이 증폭될 수 있다. 손상이 가역적인 범위에서는 오토파지와 미토파지가 손상된 단백질과 미토콘드리아를 제거하여 회복에 기여할 수 있으나, 심한 ATP 고갈과 리소좀 기능 장애로 오토파지 흐름이 차단되면 오히려 손상이 악화될 수 있다. 회복 한계를 넘은 세포에서는 세포자멸사와 괴사성 세포사뿐 아니라 철 의존성 지질과산화를 특징으로 하는 ferroptosis 등의 조절성 세포사가 관여할 수 있다. 따라서 허혈·재관류 손상은 ATP 부족만으로 결정되는 단일 과정이 아니라 이온 항상성, 미토콘드리아 대사, 산화환원 조절, 단백질·소기관 품질관리 및 염증 반응이 상호작용하는 동적 과정으로 이해해야 한다.