“우리 고양이가 물을 너무 많이 마시는 것 같아요.” “체중이 계속 줄어들고 있어요.”

이런 증상을 발견했을 때, 많은 집사님들은 불안해지죠. 혹시 신장 질환이 아닐까 걱정하면서도, 정확히 무엇이 문제인지, 어떻게 도와줄 수 있는지 막막하기만 합니다.

1. 신장 속 비밀을 밝히는 새로운 눈

고양이 만성 신장 질환(CKD)은 오랫동안 수의학의 과제였어요. 우리는 크레아티닌이 높다는 것, 신장이 망가진다는 것은 알지만, 신장 세포 내부에서 정확히 무슨 일이 일어나는지는 잘 몰랐죠.

2025년, 멀티오믹스(Multi-omics) 기술이 이 비밀의 문을 열고 있어요. 유전체학(genomics), 전사체학(transcriptomics), 단백체학(proteomics), 대사체학(metabolomics)을 통합하여 분자 수준에서 CKD를 이해하는 혁명적 연구가 진행되고 있습니다.

멀티오믹스란?

멀티오믹스는 생명체를 여러 층위에서 동시에 분석하는 통합 분자 생물학 접근법이에요. 마치 건물을 설계도(DNA), 시공 지시서(RNA), 실제 건축 자재(단백질), 그리고 완성된 건물에서 일어나는 활동(대사물질)까지 모두 살펴보는 것과 같습니다.

가장 기본이 되는 유전체학(Genomics)은 DNA를 분석하여 고양이가 어떤 유전자를 가지고 있는지 파악해요. 하지만 유전자를 가지고 있다고 해서 모두 사용되는 건 아니죠. 그래서 전사체학(Transcriptomics)으로 RNA를 측정하여 실제로 어떤 유전자가 켜져 있는지 확인합니다.

유전자가 발현되면 단백질이 만들어지는데, 단백체학(Proteomics)은 바로 이 단백질들을 분석해요. 단백질은 세포에서 실제로 일을 하는 “일꾼”이기 때문에 매우 중요합니다. 마지막으로 대사체학(Metabolomics)은 세포 내에서 만들어지고 사용되는 모든 작은 분자들(대사물질)을 측정합니다. 이것들은 세포 활동의 최종 결과물이자, 세포 건강 상태를 가장 직접적으로 보여주는 지표예요.

2. CKD 고양이 vs 건강한 고양이 – 무엇이 다를까?

연구진은 자연 발생 CKD 고양이와 건강한 고양이의 신장 조직을 비교 분석했어요.

연구 대상

이 연구는 실제 환자 고양이들을 대상으로 진행되었어요. CKD 그룹에는 Stage 3-4의 중증 만성 신장 질환을 가진 고양이들이 포함되었습니다. 평균 연령은 12.5세로, CKD가 주로 노령 고양이에게 발생한다는 점을 반영하고 있어요. 중요한 점은 이들이 실험실에서 인위적으로 만든 질병 모델이 아니라 자연적으로 발생한 실제 환자라는 거예요. 연구진은 생검이나 부검을 통해 이들의 신장 조직을 채취했습니다.

비교를 위한 대조군으로는 건강한 성묘들이 선정되었어요. 공정한 비교를 위해 CKD 그룹과 비슷한 연령대의 고양이들을 선택했고, 이들의 정상 신장 조직을 분석 기준으로 삼았습니다.

3. 에너지 위기 – 미토콘드리아의 몰락

가장 두드러진 발견은 에너지 대사의 붕괴였어요.

미토콘드리아 기능 장애

관찰된 변화:

에너지 대사 유전자 발현:
– PGC-1α (미토콘드리아 생성): ↓ 70%
– TFAM (미토콘드리아 DNA 복제): ↓ 65%
– FOXO1 (대사 조절): ↓ 55%
– CPT1 (지방산 산화): ↓ 60%

4. 산화 스트레스의 폭풍

두 번째 주요 발견은 심각한 산화 손상이었어요.

활성 산소종 (ROS) 과잉

CKD 고양이의 신장에서는 활성 산소종(ROS)이라는 해로운 물질이 크게 늘어나 있었어요. 이것들은 세포를 공격하는 독성 물질이에요.

연구진은 산화 손상의 정도를 나타내는 여러 지표를 측정했습니다:

지질 과산화 손상: CKD 고양이에서는 MDA라는 지표가 정상 고양이보다 3.5배나 높았어요. 이는 세포막을 구성하는 지방이 산화되어 손상되고 있다는 뜻입니다.

DNA 손상: 8-OHdG라는 마커가 4.2배 증가했는데, 이는 세포의 유전자가 활성 산소에 의해 공격받고 있다는 증거예요. 유전자가 손상되면 세포가 제대로 기능할 수 없게 됩니다.

단백질 손상: Protein carbonyl이라는 지표는 2.8배, Nitrotyrosine은 3.1배 높아져 있었어요. 단백질은 세포의 일꾼인데, 이들이 산화되면 일을 제대로 못하게 돼요.

더 큰 문제는 우리 몸이 원래 가지고 있는 항산화 방어 시스템이 무너졌다는 거예요. 활성 산소를 제거해야 하는 효소들이 모두 크게 감소했습니다:

Nrf2 경로 억제 – 방어 시스템의 사령탑이 무너지다

Nrf2는 세포의 항산화 방어를 총지휘하는 “사령관” 같은 단백질이에요. 위험한 상황에서 Nrf2가 활성화되면 여러 항산화 효소들을 만들어내는 유전자들을 켜줍니다.

적지만 강력한 증거들:

5. 섬유화 – 되돌릴 수 없는 흉터

CKD의 최종 결과는 신장 섬유화예요.

TGF-β 신호 경로 활성화 – 섬유화의 스위치가 켜지다

TGF-β(Transforming Growth Factor-β)는 섬유화를 일으키는 가장 중요한 신호 물질이에요. 정상 상태에서는 상처를 치유하는 데 도움을 주지만, 과도하게 활성화되면 섬유화를 일으킵니다.

CKD 고양이의 신장에서는 이 TGF-β 시스템이 폭주하고 있었어요:

• TGF-β1의 발현이 5.8배나 증가했습니다. 이는 섬유화 신호가 거의 6배나 강해졌다는 뜻이에요.
• TGF-β 수용체도 3.2배 늘어났는데, 이는 세포가 섬유화 신호를 받아들일 안테나가 더 많아진 거예요.
• Smad2/3라는 신호 전달 단백질은 4.5배 증가했습니다. 이것은 섬유화 명령을 세포 핵까지 전달하는 전령 같은 역할을 해요.
• 반대로 Smad7이라는 억제 단백질은 70% 감소했어요. Smad7은 원래 TGF-β의 과도한 작용을 막아주는 브레이크 역할을 하는데
  , 이 브레이크가 거의 고장난 상태예요.

이렇게 TGF-β 시스템이 폭주하면 어떤 일이 일어날까요?

섬유화 단백질 대량 생산: TGF-β 신호를 받은 세포들은 섬유화를 만드는 단백질들을 미친 듯이 생산하기 시작합니다:

섬유 분해 시스템의 마비

정상적인 신장에서는 섬유를 만드는 것과 분해하는 것의 균형이 잘 맞아있어요. 하지만 CKD에서는 이 균형이 완전히 깨졌습니다.

MMP는 Matrix Metalloproteinase의 약자로, 섬유 조직을 분해하는 효소예요. TIMP는 Tissue Inhibitor of Metalloproteinase로, MMP의 작용을 억제하는 물질입니다.

CKD 고양이에서는:
– MMP-2가 60% 감소했습니다 – 섬유를 자르는 가위가 60%나 줄어든 거예요
– MMP-9도 55% 감소했어요 – 또 다른 가위도 절반 이상 사라졌습니다
– 반대로 TIMP-1은 4.2배 증가했습니다 – 가위질을 방해하는 물질이 4배 이상 늘었어요
– TIMP-2도 3.8배 증가했습니다

결과적으로 섬유는 계속 만들어지는데 분해는 거의 안 되니, 신장에 흉터 조직이 쌓일 수밖에 없습니다. 이것이 바로 간질성 섬유화와 사구체 경화증이에요.

6. 염증의 불길

만성 염증이 CKD를 부채질해요. 신장에 끊임없이 불이 붙어있는 상태라고 보면 됩니다.

염증성 사이토카인 폭증 – 염증 신호탄이 터지다

사이토카인은 면역 세포들이 서로 신호를 주고받는 메신저 물질이에요. CKD 고양이의 신장에서는 염증을 일으키는 사이토카인들이 폭발적으로 증가했습니다:

이는 마치 “불을 지르는 사람”은 5-6배 늘어나는데 “불을 끄는 소방관”은 절반 이상 줄어든 상황이에요.

면역 세포가 신장으로 몰려든다

염증 신호가 터지면 면역 세포들이 혈액에서 신장 조직으로 들어옵니다. 현미경으로 조직 검사를 해보니 놀라운 결과가 나왔어요:

대식세포 침윤: CKD 고양이의 신장에는 대식세포가 정상보다 8배나 많았습니다. 대식세포는 큰 면역 세포로, 세균을 먹기도 하지만 과도하게 활성화되면 정상 조직까지 공격할 수 있어요.

T 림프구: 5배 증가 – T 세포는 면역 반응을 조절하는 중요한 세포인데, 5배나 많이 모여있었어요. 이들이 계속 염증 신호를 보내면서 만성 염증을 유지합니다.

비만 세포: 3배 증가 – 알레르기 반응과 관련된 비만 세포도 3배나 늘었습니다. 이들은 히스타민 같은 염증 물질을 분비해요.

더 중요한 것은 대식세포의 “성격”이 바뀌었다는 거예요:

M1 대식세포(염증성): 압도적으로 우세 – M1은 “전투 모드”의 대식세포로, 모든 것을 공격하고 염증을 일으키는 타입이에요. CKD 신장에서는 대부분의 대식세포가 이 M1 타입으로 분화했습니다.

M2 대식세포(항염증/치유): 심각하게 부족 – M2는 “치유 모드”의 대식세포로, 염증을 가라앉히고 조직을 회복시키는 타입인데, 거의 찾아볼 수 없었어요.

결국 CKD 신장은 “전쟁터”가 되어 버리고, “콘스트럭션 팀”(회복)은 없는 상황이에요.

7. 요독 대사물질의 축적

신장 기능 저하로 독성 물질이 쌓여요.

독성 메커니즘:
– 산화 스트레스 유발
– 세뇨관 세포 직접 독성
– 섬유화 촉진
– 염증 악화
– 미토콘드리아 기능 억제

대사체학 증거:
– 트립토판 대사 산물: ↑ 8-15배
– 티로신 대사 산물: ↑ 6-10배
– 단쇄지방산 (보호적): ↓ 40-60%

8. 아미노산과 단백질 대사 이상

단백질 대사가 크게 변해요.

아미노산 불균형

CKD 고양이의 신장에서는 아미노산 균형이 크게 무너져 있었어요. 특히 우리 몸이 스스로 만들 수 없어서 반드시 음식으로 섭취해야 하는 필수 아미노산들이 심각하게 감소했습니다. 류신은 40%, 이소류신은 35%, 발린은 38%나 줄어들었고, 메티오닌은 거의 절반 가까이(45%) 감소했어요.

우리 몸이 만들 수 있는 비필수 아미노산들도 큰 변화를 보였습니다. 글리신은 절반(50%)이나 줄었고, 세린은 42%, 글루타민은 55%나 감소했어요. 흥미롭게도 프롤린만은 오히려 3배나 증가했는데, 이는 앞서 본 섬유화 과정에서 콜라겐이 과도하게 만들어지기 때문이에요. 콜라겐의 주요 구성 성분이 바로 프롤린이거든요.

특히 주목할 점은 분지쇄 아미노산(BCAA)이라 불리는 류신, 이소류신, 발린의 감소예요. 이 아미노산들은 근육을 유지하고 에너지를 만드는 데 매우 중요한데, 이들이 부족하면 근육량이 줄어들고 단백질 합성이 감소하며 전반적인 에너지 대사에 장애가 생깁니다. 이것이 CKD 고양이들이 체중이 줄고 근육이 빠지는 이유 중 하나예요.

단백뇨와 단백질 손실

사구체 장벽 손상:
– 족세포 단백질 (nephrin): ↓ 70%
– Podocin: ↓ 65%
– CD2AP: ↓ 60%

결과:
– 단백질 누출 증가
– 저알부민혈증
– 영양 불량

9. 지질 대사 변화

지방 대사도 심각하게 교란돼요.

지방산 산화 감소

β-산화 경로:
– CPT1 (카르니틴 수송): ↓ 60%
– ACADS (단쇄): ↓ 55%
– ACADM (중쇄): ↓ 50%
– ACADL (장쇄): ↓ 45%

축적 지방산:
– 팔미트산: ↑ 2.5배
– 스테아르산: ↑ 2.2배
– 올레산: ↑ 1.8배

지질 독성 (Lipotoxicity):
– 세포 내 지방 축적
– 미토콘드리아 기능 더 악화
– 세포 사멸 유도

스핑고지질 대사 이상

세라마이드 증가:
– 세라마이드 C16: ↑ 3.5배
– 세라마이드 C18: ↑ 3.2배
– 세라마이드 C24: ↑ 2.8배

효과:
– 세포 사멸 신호
– 인슐린 저항성
– 염증 촉진

10. 치료 표적 발굴 – 미래의 희망

멀티오믹스 데이터는 새로운 치료 가능성을 보여줘요.

항산화 방어 강화

Nrf2 활성화제:
– 설포라판 (십자화과 채소)
– 바르도록솔로나이드 A
– DMF (디메틸 푸마르산)

임상 전 데이터:
– Nrf2 활성화 → 신장 보호
– 산화 손상 감소
– 섬유화 억제

항섬유화 치료

TGF-β 경로 차단:

항염증 치료

표적 면역 조절:
– IL-1β 차단: Anakinra
– TNF-α 차단: 항체 치료
– MCP-1 차단: 대식세포 침윤 감소

11. 바이오마커 개발 – 조기 진단의 열쇠

멀티오믹스는 새로운 진단 도구를 제공해요.

단백질 마커:
– NGAL (Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocalin)
– KIM-1 (Kidney Injury Molecule-1)
– L-FABP (Liver-type Fatty Acid-Binding Protein)

12. 맞춤 정밀 의학의 시대

미래의 CKD 치료는 개별화될 거예요.

치료 반응 모니터링

대사체 추적:
– 치료 전후 대사 프로파일 비교
– 실시간 치료 효과 평가
– 신속한 프로토콜 조정

13. 현재 적용 가능한 전략

연구 결과를 지금 활용하는 방법이에요.

장 건강 관리

프리바이오틱스 첨가:
– 난소화성 올리고당
– 이눌린, FOS
– 신장 처방식에 일부 함유

프로바이오틱스:
– Lactobacillus, Bifidobacterium
– 요독 독소 감소 효과

스트레스 최소화

스트레스 = 산화 스트레스 ↑:
– 안정된 환경
– 예측 가능한 루틴
– 충분한 휴식

14. 결론 – 분자에서 치료까지

고양이 만성 신장 질환의 분자적 비밀이 밝혀지고 있어요. 2025년 멀티오믹스 연구는 CKD가 단순한 “신장 망가짐”이 아니라, 복잡한 분자 네트워크의 붕괴임을 보여줍니다.

주요 발견:
– 🔋 에너지 위기 (미토콘드리아 기능 장애)
– 🔥 산화 스트레스 폭증
– 📈 섬유화 경로 활성화
– 🦠 만성 염증
– 💀 요독 독소 축적
– ⚖️ 대사 불균형

미래 치료 방향:
– 🎯 표적 치료 (미토콘드리아, Nrf2, TGF-β)
– 🔬 조기 진단 (새로운 바이오마커)
– 💊 맞춤 의학 (개체별 프로파일)
– 🌐 통합 접근 (다중 경로 표적)

현재 할 수 있는 것:
– 적극적 초기 치료
– 영양 지원 (항산화제, 미토콘드리아 영양소)
– 장 건강 관리
– 정기 모니터링

과학은 빠르게 발전하고 있어요. 오늘의 연구 발견은 내일의 치료법이 됩니다. 멀티오믹스가 여는 정밀 의학의 시대, 고양이 CKD 치료에도 혁명이 일어나고 있습니다.

희망을 가지세요. 우리는 CKD를 분자 수준에서 이해하고, 공격하고, 정복해 나가고 있습니다! 🔬💪🐱