KAIST 바이오및뇌공학과 김필남 교수, 정용 교수 공동연구팀은 뇌를 감싸고 있는 뇌막이 노화에 따른 당이 축적되면서 뇌 피질을 감싸고 있는 최전선 방어벽으로의 기능에 장애가 일어남을 확인했다고 밝혔다.

일반적으로 노화가 진행하면 몸속에 당이 축적되고 이렇게 축적된 당은 노화-연관 염증, 혈관질환 등 다양한 질환의 원인 물질이 된다. 남아도는 당 분자가 몸속 다양한 단백질에 붙어 단백질의 기능을 방해하는 것이다.

연구팀은 고령자의 뇌막에서 당 분자의 과도한 축적을 확인하고, 생쥐 모델에서도 나이에 따른 당의 축적이 이뤄짐을 확인하였다.

뇌막은 뇌를 감싸고 있는 얇은 막으로 뇌척수액과 피질의 경계에 존재하며 뇌를 보호하는 중요한 기능을 하고 있다.

이번 연구에서는 이러한 뇌막이 노화로 인해 생기는 기능이상이 뇌 속 남아도는 당에 의해서 유도됨을 밝혔다.

특히, 노화에 의해서 뇌막이 얇아지고 끈적해지면서 뇌척수액과 뇌피질과의 물질교환이 감소하는 것에 대한 원리 규명에 새로운 패러다임을 제공하게 되었다.

왼쪽은 젊은 뇌막 섬유아세포, 오른쪽은 고령 뇌막 섬유아세포, 당축적으로 인해 뇌막 성질 변화 모식도 / 논문발췌
왼쪽은 젊은 뇌막 섬유아세포, 오른쪽은 고령 뇌막 섬유아세포, 당축적으로 인해 뇌막 성질 변화 모식도 / 논문발췌

뇌척수액과 직접 맞닿아 있는 뇌막은 주로 콜라겐 (collagen)이라는 세포외기질 (Extracellular Matrix, ECM) 단백질로 구성되어 있으며 이 단백질을 생산하는 세포인 섬유아세포 (fibroblast) 로 이루어져 있다.

당이 흡착된 콜라겐 단백질과 부착된 세포는 콜라겐의 생산기능이 떨어지는 반면, 콜라겐의 분해 효소의 발현이 높아지면서 뇌막은 지속적으로 얇아지고 붕괴된다.

지속적인 당 섭취로 인해서 초과된 당 분자가 뇌에 쌓이면서 신경세포의 변성과 뇌 질환 간의 연구는 지속적으로 진행되어 왔다.

하지만 뇌를 감싸고 있는 뇌막 자체에 초점을 두어 당 축적으로 인한 뇌막 변성 및 기능 장애를 확인한 것은 이번 연구에서 최초로 제시되었으며, 이는 뇌 질환 연구에서의 새로운 치료접근을 제시할 것을 기대할 수 있다.

김효민 연구원은 “인간의 뇌에서 시작해서 생체모사 뇌막 모델과 동물모델을 활용한 융합적 접근으로 노화로 인한 뇌 장벽 변화에 대해 규명한 흥미로운 연구ˮ 라고 전했다.

한국연구재단 집단연구지원을 받아 수행한 이번 연구결과는 국제 학술지 `Aging Cell'에 게재됐다.

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