[헬스코리아뉴스 / 박원진] 한국원자력의학원(원장 박종훈) 오세종·최재용 박사 연구팀이 알츠하이머병으로 인한 신경전달물질의 총체적인 변화 양상을 실험쥐를 이용한 양전자방출단층촬영술(이하 PET)로 규명했다.
알츠하이머병은 치매를 일으키는 퇴행성 뇌질환으로 치매 환자의 50% 이상이 알츠하이머병에 의해 치매 증상을 나타내는 것으로 알려져 있으나, 아직 근본적인 치료법이 없다. 최근 기억장애, 행동장애, 인지기능 장애 등 알츠하이머병 증상의 원인으로 신경세포에서 분비되는 신호물질인 신경전달물질에 주목하고 관련 연구를 수행중인데, 대부분 단일 신경전달물질 변화 연구에 머물러 있다. 따라서 알츠하이머병이 여러 신경전달물질에 어떠한 이상을 나타내며 어떤 신경전달물질에 취약한지 다양한 신경전달물질 연구가 필요한 실정이다.
연구팀은 알츠하이머병에 걸렸을 때 여러 신경전달물질의 변화를 확인하기 위해 알츠하이머병 쥐에게 글루코스1), 글루타메이트2), 가바3), 도파민4) 등 각각의 뇌 신경전달물질에 선택적으로 결합하는 방사성의약품을 주사하고 PET 영상으로 방사성의약품 흡수 변화를 관찰했다.
실험 결과, 뇌의 주된 에너지원인 글루코스의 경우 알츠하이머병 쥐와 정상쥐 모두 비슷한 뇌 흡수를 보였지만, 학습과 기억 형성에 관여 하는 글루타메이트는 알츠하이머병 쥐가 정상쥐 보다 25∼27% 낮았고, 흥분을 조절하는 억제성 신경전달물질인 가바는 정상쥐 보다 알츠하이머병 쥐가 14∼35% 높게 나타났으며, 행동이나 인식 등과 관련된 도파민은 정상쥐 보다 알츠하이머병 쥐가 29% 낮은 것을 확인했다.
1) 글루코스: 뇌, 신경, 폐 조직의 필수 에너지원임. 일반적으로 세포호흡을 통해 분해되어 에너지를 생산하고, 그 에너지는 ATP(인체에서 에너지를 발생시키는 최종 에너지 저장물질)의 형태로 저장된다.
2) 글루타메이트: 중추신경계의 15~20%를 차지하는 흥분성 신경전달물질로 학습과 기억 형성에 중요한 역할을 함. 지나치게 많이 분비되면 흥분 독성을 유발해 뇌신경세포가 파괴된다.
3) 가바: 중추신경계 전체 신경전달물질의 약 30%를 차지하는 억제성 신경전달물질임. 신경의 흥분을 조절하는 역할을 하며, 알츠하이머 환자의 경우, 상상교세포가 가바의 과생성 및 과분비를 유도하고 이는 기억력 및 인지기능 장애가 발생하는 원인이 된다고 알려져 있다.
4) 도파민: 행동과 인식, 보상, 기분, 기억, 학습 형성에 중요한 역할을 수행하는 신경전달물질임. 도파민 분비 이상이 생기면 파킨슨병, 알츠하이머병, 주의력 결핍 행동 장애 등의 뇌 질환이 발생한다.
방사성의약품이 흡수된 부분은 붉은 색으로 나타나고, 글루타메이트와 도파민은 치매군이 정상군 보다 방사성의약품 흡수율이 낮았다. 가바는 치매군이 정상군 보다 방사성의약품 흡수율이 높게 나타났다.
연구팀은 현재 알츠하이머병 치료제는 인지기능 개선을 목적으로 한 글루타메이트 계열이 대부분이지만, 이번 연구를 통해 신경의 흥분을 조절하는 억제성 신경전달물질인 가바의 심각한 손상을 확인하고 이를 표적으로 한 치료제 개발 가능성을 제시했다.
연구 결과는 신경과학에 관한 최신동향을 담고 있는 '프론티어스 인 뉴로사이언스(Frontiers in Neuroscience)‘ 2022년 8월 5일 온라인 판에 게재되었다.
연구팀은 “인구 고령화 시대를 맞아 알츠하이머병으로 인한 치매 환자가 늘고 있는 추세”라며, “이번 연구결과를 토대로 알츠하이머병에서 나타나는 신경전달물질에 대한 생애주기별 추적연구 및 중증도에 따른 다양한 치료제에 대한 효능 평가를 계속 진행할 예정”이라고 밝혔다.
이번 연구는 과학기술정보통신부에서 지원하는 ‘뇌질환 극복 방사선의학 선도기술개발’ 사업과 한국연구재단의 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.
