남성불임의 주요 원인 가운데 하나인 정계정맥류가 정자의 기능을 떨어뜨리는 과정에서 미토콘드리아 손상이 중요한 역할을 할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

고환 주변의 혈관 이상이 단순히 온도를 높이는 데 그치지 않고 정자의 에너지 생산 체계와 세포 내 염증반응까지 교란할 수 있다는 것이다.

국제학술지 ‘기초 및 임상 남성과학(Basic and Clinical Andrology)’에 발표된 연구에 따르면 정계정맥류로 인한 혈액순환 장애와 미토콘드리아 기능 저하, 산화스트레스, 염증반응은 서로 영향을 주면서 정자 생성과 기능에 악영향을 미칠 가능성이 있다.

연구진은 기존 연구들을 종합해 정계정맥류가 남성의 생식능력을 떨어뜨리는 생물학적 경로를 분석했다. 이번 논문은 새로운 환자를 대상으로 진행한 임상시험이 아닌 종설로, 여러 연구에서 제시된 기전을 하나의 연결된 과정으로 설명했다는 데 의미가 있다.

 

정계정맥류, 고환의 혈액순환 장애에서 시작된다

 

정계정맥류는 고환에서 심장으로 돌아가야 할 혈액이 정맥에 정체되면서 고환 주변의 정맥이 비정상적으로 확장되는 질환이다. 다리의 하지정맥류와 비슷한 원리로 발생하며, 남성불임 환자에게 비교적 흔하게 발견된다.

정상적인 정자 생성에는 체온보다 낮은 고환 온도가 필요하다. 그러나 정계정맥류가 발생하면 혈액의 원활한 배출이 어려워지고 고환 주변 온도가 높아질 수 있다. 동시에 조직에 공급되는 산소가 부족해지고 세포의 대사 환경도 불안정해진다.

문제는 이러한 변화가 고환 내부의 세포 기능까지 손상시킬 수 있다는 점이다.

연구진은 혈액 정체와 온도 상승, 저산소 상태가 미토콘드리아 기능을 교란하는 주요 요인이라고 설명했다. 미토콘드리아는 세포가 활동하는 데 필요한 에너지를 생산하는 기관으로, 정자의 운동과 생존에도 중요한 역할을 한다.

 

미토콘드리아 손상되면 정자 운동성도 떨어진다

 

정자는 난자를 향해 이동하기 위해 지속적으로 에너지를 사용한다. 이 과정에서 미토콘드리아가 생산하는 아데노신삼인산(ATP)은 정자 운동에 필요한 중요한 에너지원 가운데 하나다.

그러나 정계정맥류로 고환 내부 환경이 악화되면 미토콘드리아의 에너지 생산 능력이 떨어질 수 있다. 미토콘드리아 막전위가 불안정해지고 세포 호흡 기능이 저하되면서 정상적인 에너지 대사가 어려워지는 것이다.

더욱 주목할 부분은 미토콘드리아 손상이 산화스트레스와 연결된다는 사실이다.

미토콘드리아의 기능이 저하되면 활성산소가 과도하게 생성될 수 있다. 활성산소는 정상적인 세포 활동에도 필요한 물질이지만 지나치게 많아지면 정자의 세포막과 단백질, 유전물질을 손상시킬 수 있다.

특히 정자는 산화 손상에 취약하다. 따라서 산화스트레스가 지속되면 정자의 운동성이 떨어지고 DNA 손상 위험이 높아질 수 있다.

이는 정액검사에서 확인되는 정자 수나 운동성뿐 아니라 일반적인 검사만으로 충분히 파악하기 어려운 정자 기능의 변화에도 관심을 가져야 한다는 점을 시사한다.

 

손상된 미토콘드리아 DNA, 염증반응까지 자극

 

이번 연구에서 특히 주목한 것은 미토콘드리아 손상과 염증반응 사이의 연결고리다.

미토콘드리아가 손상되면 내부에 존재하는 미토콘드리아 DNA가 산화되거나 비정상적으로 세포질로 유출될 수 있다. 이때 세포는 유출된 DNA를 위험 신호로 인식해 면역반응을 일으킬 가능성이 있다.

연구진이 주목한 대표적인 경로는 ‘cGAS-STING’과 ‘NLRP3 인플라마좀’이다. 이들은 세포 내부의 이상 신호를 감지하고 염증반응을 조절하는 데 관여한다.

이러한 신호가 과도하게 활성화되면 염증성 물질의 생성이 증가하고 세포 손상이 심해질 수 있다. 염증반응은 다시 미토콘드리아 기능을 악화시키면서 산화스트레스와 염증이 서로 증폭되는 악순환을 만들 수 있다는 설명이다.

다만 이 과정이 정계정맥류 환자의 고환에서 동일한 순서로 발생한다는 사실이 입증된 것은 아니다. 현재까지의 근거는 주로 동물실험과 세포 연구에서 제시됐으며, 사람을 대상으로 한 연구에서는 미토콘드리아 기능 이상과 산화 손상, 염증 관련 지표의 변화가 관찰된 수준이다.

 

정자 DNA 손상과 세포 사멸에도 영향

 

미토콘드리아 손상과 염증반응이 지속되면 정자를 만드는 고환 내부 환경에도 변화가 나타날 수 있다.

연구진은 이러한 과정이 생식세포의 사멸을 촉진하고 정자 생성에 중요한 역할을 하는 세르톨리세포와 남성호르몬을 생산하는 라이디히세포의 기능에도 영향을 줄 가능성을 제시했다.

또한 고환 내부를 보호하는 혈액고환장벽이 손상되면 정자 생성에 필요한 미세환경이 불안정해질 수 있다. 여기에 정자 DNA 분절화와 염색질 구조의 변화까지 동반되면 생식능력에 복합적인 영향을 미칠 가능성이 있다.

이 같은 설명은 정계정맥류 환자마다 정액검사 결과와 불임 정도가 다르게 나타나는 이유를 이해하는 데 도움이 될 수 있다. 다만 개별 환자의 정자 손상이 어떤 경로에서 비롯됐는지를 현재 검사만으로 정확하게 구분하기는 어렵다.

 

수술 이후에도 남는 정자 손상…새로운 치료 표적 찾는다

 

정계정맥류는 치료 가능한 남성불임 원인 가운데 하나다. 그러나 수술 후 정액검사 수치가 개선되는 정도는 환자마다 다르며, 모든 환자에게서 생식능력 회복이 보장되는 것은 아니다.

이번 연구는 혈관 이상을 교정하는 것뿐 아니라 미토콘드리아 기능과 산화스트레스, 염증반응을 함께 살펴볼 필요가 있다는 가능성을 제시했다.

특히 향후 연구에서는 미토콘드리아 손상을 줄이거나 염증 신호를 조절하는 치료가 정자 기능 회복에 도움이 되는지 검증할 필요가 있다고 설명했다.

다만 이러한 접근은 아직 연구 단계다. 미토콘드리아 DNA나 특정 염증 신호를 이용한 검사가 정계정맥류 환자의 치료 방향을 결정하는 표준검사로 확립된 것은 아니며, 관련 신호를 억제하는 치료 역시 임상적 효과와 안전성이 확인되지 않았다.

연구진은 앞으로 수술 전후 환자를 장기간 추적하면서 미토콘드리아 기능, 정자 DNA 손상, 염증 지표의 변화를 함께 분석해야 한다고 강조했다. 특히 단순한 정액검사 수치 개선을 넘어 자연임신과 시험관아기 시술 결과, 출생률까지 확인하는 연구가 필요하다고 밝혔다.

이번 연구는 정계정맥류가 단순한 혈관 질환을 넘어 정자의 에너지 생산과 세포 손상, 면역반응이 복합적으로 얽힌 남성 생식기능 장애일 수 있음을 보여준다. 다만 제시된 분자적 연결고리를 사람에게서 확인하고 실제 치료에 적용하기까지는 추가적인 검증이 필요하다.

 

※ 2026년 10월 22일 국제학술지 ‘기초 및 임상 남성과학(Basic and Clinical Andrology)’에 발표된 연구진의 논문 ‘The role of the mitochondrial injury-mediated oxidative stress-sterile inflammation axis in varicocele-induced infertility: a narrative review(정계정맥류 유발 불임에서 미토콘드리아 손상 매개 산화스트레스·무균성 염증 축의 역할: 서술적 종설)’를 토대로 작성했습니다. 이 연구는 정계정맥류와 남성불임의 관련 기전을 분석한 기존 문헌을 종합한 종설이며, 새로운 환자 대상 임상시험은 아닙니다. DOI: 10.1186/s12610-026-00324-2.