뇌 속 별세포 과잉 반응으로 치매 발생...국내 연구진 최초 규명

<중증 반응성 별세포에 의한 신경세포 사멸 및 치매 병증 유도 기작> 별세포는 독소에 노출되면 이에 반응해 반응성 별세포로 기능이 변화한다. 이때 중증 반응성 별세포로 전환하면 신경세포 사멸을 포함한 치매 병증이 촉진된다. 연구팀은 이 과정에서 MAO-B 효소의 활성 증가, 과산화수소 생성이 이러한 치매 진행에 중요한 역할을 한다는 사실을 규명했다.
<중증 반응성 별세포에 의한 신경세포 사멸 및 치매 병증 유도 기작> 별세포는 독소에 노출되면 이에 반응해 반응성 별세포로 기능이 변화한다. 이때 중증 반응성 별세포로 전환하면 신경세포 사멸을 포함한 치매 병증이 촉진된다. 연구팀은 이 과정에서 MAO-B 효소의 활성 증가, 과산화수소 생성이 이러한 치매 진행에 중요한 역할을 한다는 사실을 규명했다.

국내 연구진이 뇌 속 중증 반응성 별세포로 인해 치매가 발생하는 기전을 세계 최초로 규명했다. 뇌 속 별세포가 중증 반응성 별세포로 변화하는 과정과 치매 발생의 상관관계를 입증, 치매 치료의 새 장을 열었다.

기초과학연구원 인지 및 사회성 연구단의 이창준 단장, 전희정 선임연구원 연구팀은 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 류훈 단장 연구팀과 함께 반응성 별세포에 의한 신경세포 사멸 및 치매병증 유도 기전을 밝혀 냈다. 연구 성과는 세계적 학술지 네이처 뉴로사이언스에 게재됐다.

연구팀은 반응성 별세포 가운데 중증 반응성 별세포가 신경세포의 사멸과 치매를 유도한다는 사실을 세계 최초로 증명했다. 별세포는 뇌에서 가장 많은 수를 차지하는 별 모양의 비신경세포로, 뇌의 항상성을 유지하는 역할을 한다. 치매를 포함한 뇌 질환이 발생하면 별세포 수와 크기가 증가하고 기능도 변화하는 데 이를 '반응성 별세포'라고 이른다.

연구팀은 별세포의 반응성 조절 모델을 통해 경증 반응성 별세포는 자연적으로 회복되는 반면에 중증 반응성 별세포는 회복이 불가능하게 신경세포를 사멸시키고 치매를 진행시킨다는 사실을 확인했다.

별세포가 뇌의 항상성 유지를 위해 독성물질을 분해할 때 활성화된 모노아민 산화효소 B (MAO-B) 단백질과 중증 반응성 별세포로 변하는 과정에서 과량 생성된 과산화수소가 뇌염증, 질산화 스트레스, 타우 병증 등을 유도해 신경세포를 사멸시키는 것을 밝혔다.

3차원(3D)으로 구현한 인간 세포 치매 모델과 사후 치매 환자의 뇌에서도 동일하게 관찰됐다.

전희정 선임연구원은 “뇌의 독성물질과 함께 스트레스, 뇌 손상, 바이러스 감염 등에 의한 산화 스트레스 증가로 중증 반응성 별세포가 발생할 수 있다”면서 “이를 막으면 치매 진행을 차단할 수 있다”고 연구 의의를 설명했다.

그동안 치매 치료제 개발은 주로 아밀로이드 독성 물질인 아밀로이드베타가 치매의 원인 물질이라는 가설에 근거해 진행됐다. 이 가설은 항체치료제 등으로 아밀로이드베타를 제거한 후에도 중증 치매가 지속되는 현상과 아밀로이드베타가 증가해도 치매가 보이지 않는 현상은 설명하지 못했다. 이번 연구에서 아밀로이드베타 보다는 중증 반응성 별세포가 치매 유도의 핵심 요소임을 처음으로 증명, 치매 병인에 대한 기존 가설이 설명하지 못한 부분을 밝혔다.

연구진은 반응성 별세포를 타깃으로 하는 과산화수소 감소만으로 치매 진행이 억제될 수 있음을 확인했다. MAO-B 또는 과산화수소를 표적으로 하는 치매의 새로운 진단, 치료 전략을 세우고 수행할 계획이다.

류훈 단장은 “알츠하이머 치매 환자의 뇌에서는 반응성 별세포가 신경세포를 손상시키는 원인으로 작용, 반응성 별세포의 비정상적 활성을 제어하는 연구가 중요하다”면서 “퇴행성 질환에서 중증 반응성 별세포가 활성화되는 것을 감안하면 향후 연구 적용 범위가 확대될 수 있다”고 내다봤다.

이창준 단장은 “알츠하이머 치매의 부산물로만 여겼던 반응성 별세포가 신경세포사멸의 주원인임을 새롭게 밝혔다”면서 “치매로 고통 받는 환자에게 조금이라도 도움이 되길 바란다”고 말했다.

최호기자 snoop@etnews.com