알츠하이머에 관여하는 미세아교세포의 사멸
연구자들은 알츠하이머병과 혈관성 치매의 새로운 세포 사멸 경로를 발견했습니다.
오리건 헬스 앤 사이언스 대학(OREGON HEALTH & SCIENCE UNIVERSITY)의 과학자들이 주도한 새로운 연구는 뇌의 면역 반응과 관련된 종류의 세포인 미크로글리아(microglia) 세포가 알츠하이머병과 혈관성 치매의 경우 철분이 쌓여 세포 사멸을 일으키는 페로프토시스(ferroptosis)라고 불리는 세포 사멸 현상에의해 파괴된다는 것을 처음으 밝혀냈습니다.
*페로토시스(Ferroptosis, 페롭토시스) : 과산화지질(Peroxidized lipid)의 축적에 의해 발생하는 세포사멸을 의미하며, 이는 종양 억제의 중요한 과정이다.
*미크로글리아(microglia, 마이크로 글리아, 미세아교세포) : 특정 유형의 면역 세포로 뇌의 지역 환겨을 감시하고 스트레스 요인이나 세포 손상에 반응한다. 뇌를 보호하는 화학물질을 생산해서 외부침투균을 죽이는 면역 기능을 한다
연구자들은 이 연구를 위해 치매 환자들의 사후 인체 뇌 조직을 조사했습니다.
이 연구의 고문인 스티븐 백(Stephen Back) 박사는 “이것은 중요한 발견입니다”라며 “우리는 알츠하이머병과 혈관성 치매에서 미크로글리아 세포를 취약한 세포로 여기지 않았고, 뇌의 백질 손상은 상대적으로 적은 관심을 받았습니다”라고 말했습니다.
백 박사는 오랫동안 뇌의 신경 섬유를 둘러싸고 있는 절연체와 유사한 보호막인 미엘린(myelin)에 대한 연구를 해왔습니다. 이 연구는 미엘린이 조기 출생 아기의 미엘린 형성 지연을 포함한 미엘린에 관한 연구를 확장하면서, 미엘린의 악화에 의해 유발되는 연쇄적인 신경퇴화 현상을 밝혀내는 방향으로 진행됐습니다. 이러한 발견은 연구의 주 저자인 박사학위 소지자인 필립 아데니이(Philip Adeniyi)가 개발한 새로운 기술을 사용하여 이루어졌으며, 그는 백 박사의 연구실에서 연구원으로 활동하고 있습니다.
*미엘린 (myelin, 말이집) : 신경세포를 이루는 구서조직의 하나이다.수초는 각 신경을 둘러싸고 있으며, 전기적 전달에 대해 절연체를 형성함으로써, 빠른 신경전달이 이루어지도록 해준다. 또한 각 말이집 사이사이에는 패임 이 형성되어 란비에결절(Ranvier’s node) 이 존재하는데 이 결절사이를 신경전달에 있어서 점프식으로 진행되므로 빠른 전달이 가능해진다.
연구자들은 알츠하이머병 및 혈관성 치매 환자의 뇌 백질(white matter)에서 미크로글리아가 변성하는 것을 발견했습니다.
미크로글리아는 뇌의 주민 세포로서 일반적으로 세포 잔해를 제거하는 데 관여하는 몸의 면역 시스템 일부입니다. 백질이 손상되면 미크로글리아가 잔해를 청소하기 위해 스며들어갑니다. 새로운 연구에서 연구자들은 미크로글리아 자체가 철분이 풍부한 백질을 청소하면서 페로프토시스라고 불리는 세포 사멸 현상을 일으킨다는 사실을 발견했습니다.
*백질 : (백색질) 척추동물의 중추신경계에서 유수신경섬유가 모여있어 육안으로 관찰할 시 흰색으로 보이는 부분이다. 주로 뉴런의 유수신경돌기로 이루어져있다. 대뇌, 소뇌의 백질은 수질이라 하여 안쪽에 있으나 간뇌, 연수 등에는 백질이 대부분을 차지한다. 척수에서는 바깥쪽에 분포한다. 이와 반대로 신경세포가 모여있어 회색으로 보이는 부분을 회색질이라 한다. 아래그림에서 하얀부분
노인들의 치매의 근본적인 원인에 대한 강력한 과학적 집중이 있음에도 불구하고, 백 박사는 연구자들이 페로프토시스와의 연관성을 이제야 파악한 것을 놀라워했습니다.
백은 “우리는 알츠하이머병과 혈관성 치매에서 세포 사멸의 주요 형태를 놓친 것입니다”라고 말했습니다. 그리고 “우리는 미크로글리아가 취약한 세포로서 생각하지 않았고, 뇌의 백질 손상은 상대적으로 적은 관심을 받았습니다”라고 덧붙였습니다.
동저자 키에라 디제너 오브라이언 박사는 미크로글리아의 변성을 조직 샘플에서 처음 발견했다고 백 박사가 말했습니다. 이후에 아데니이 박사는 뇌에서 미크로글리아의 변성을 유발하는 것은 철 분포에 기인한 것으로 판단하는 새로운 면역 형광 기술을 개발했습니다. 백 박사는 이것은 아마도 미엘린 조각 자체가 철분이 풍부하다는 사실에서 비롯된 결과일 것이라고 말했습니다.
사실상, 이 면역 세포들은 임무 수행 중에 사멸하고 있었습니다.
백 박사는 “모든 사람이 미크로글리아가 염증 조절을 위해 활성화된다는 것을 알고 있습니다,”라며 “그러나 누구도 그들이 이렇게 많이 사멸하고 있다는 사실을 알지 못했습니다. 이것이 지금까지 우리가 놓친 것이라는 사실이 놀라운 것입니다.”라고 말했습니다.
이 연구는 미크로글리아의 사멸이 알츠하이머병과 혈관성 치매에서 인지 기능 저하를 진행시키는 메커니즘인 것으로 나타났으며, 백은 앞으로 이러한 새로운 발견을 활용하여 뇌에서 미크로글리아의 사멸을 줄이는 데 초점을 맞춘 화학물질 개발에 사용될 것으로 예상됩니다.
백은 “분명히 앞으로 연구 분야가 이쪽으로 나아갈 것”이라며 “우리의 발견은 약물 산업에서 중요한 약물을 개발하는 데 많은 흥미를 불러일으킬 것”이라고 말했습니다.
또한, 이러한 기울어진 사이클의 원인은 주로 뇌에 급성 뇌졸중이나 고혈압 및 당뇨병과 같은 만성 질환으로 인해 시간이 지남에 따라 뇌에 저혈류 및 산소 공급이 계속해서 저하되는 반복적인 상황과 관련이 있다고 백은 말했습니다.
백은 “치매는 해마다 걸쳐 진행되는 과정입니다”라며 “우리는 이것을 조절하기 위해 (치매)초기부터 접근해야하며 이것이 우리를 통제에서 벗어나지 않도록 해야한다”라고 덧붙였습니다.