뇌 손상으로 파괴된 신경세포 복구, 단백질 결합에 달렸다

2021.04.08 15:56
황은미 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 책임연구원팀
황은미 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 책임연구원팀과 석경호 경북대 의과대학 교수팀이 뇌에서 만들어지는 단백질인 ‘헤빈’과 ‘칼시온’의 결합이 뇌 손상으로 파괴된 신경세포 회복에 영향을 준다는 사실을 확인했다. KIST 제공
황은미 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 책임연구원팀과 석경호 경북대 의과대학 교수팀이 뇌에서 만들어지는 단백질인 ‘헤빈’과 ‘칼시온’의 결합이 뇌 손상으로 파괴된 신경세포 회복에 영향을 준다는 사실을 확인했다. KIST 제공

국내 연구팀이 성인의 손상된 뇌가 쉽게 복구되지 않는 원인을 알아냈다. 

 

황은미 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 책임연구원팀과 석경호 경북대 의과대학 교수팀은 “성인의 손상된 뇌가 복구되려면 뇌의 신경교세포에서 분비되는 단백질인 헤빈과 칼시온 간의 결합이 필요하고 이 결합은 회복 초기 단계에서 중요하게 작용한다는 사실을 확인했다”고 8일 밝혔다.

 

뇌졸중이나 외상에 의해 뇌가 손상된 환자는 아직 확실한 치료법이 없어 재활 치료에 크게 의존한다. 특히 성인은 어린아이보다 뇌 손상의 회복 속도가 매우 느린데 학계에서는 성인의 뇌에 뇌 기능을 복구할 수 있는 여분의 신경줄기세포가 어린아이보다 부족하기 때문이라고 생각했다. 신경세포는 뇌 기능에 중요한 역할을 하기 때문에 뇌 질환 치료는 곧 신경세포의 기능을 복구하는 것과 같다.

 

연구팀은 뇌의 신경교세포에서 분비되는 단백질인 ‘헤빈’과 ‘칼시온’의 결합을 늘리면 신경세포의 시냅스 생성이 촉진돼 뇌 기능이 빠르게 회복된다는 사실을 확인했다. 신경교세포는 뇌와 척수 안에 있는 세포로 신경세포에 필요한 물질을 공급하는 역할을 한다.

 

연구팀은 정상 뇌 조직에서는 헤빈과 칼시온이 결합된 상태로 존재하는데 뇌 손상을 받은 환자의 뇌에는 결합의 수가 정상 환자보다 현저히 낮다는 사실을 관찰했다. 연구팀은 뇌 손상 동물모델을 이용해 분석한 결과 뇌 손상 초기 염증반응으로 생성된 효소단백질이 헤빈을 분해해 헤빈과 칼시온의 결합을 방해한다는 사실을 발견했다. 

 

성인의 경우 어린아이보다 헤빈이 많이 생성되지만 뇌 손상으로 인한 염증반응도 커서 파괴되는 헤빈의 수도 크다. 이 때문에 뇌 손상을 당했을 때 헤빈과 칼시온의 결합 수가 적고 신경세포도 느리게 회복될 수 있다.

 

연구팀은 뇌 손상을 입은 동물의 뇌에 염증반응 억제제를 투여하자 회복 기간이 기존 4주에서 2~3주로 빨라지고 반대로 염증반응을 일으키는 단백질을 추가로 투여하면 회복 기간이 길어졌다. 추가로 뇌 질환 회복 초기에 헤빈과 칼시온의 결합 수가 적을수록 향후 신경세포의 기능이 복구되는 속도도 느리다는 사실도 확인했다.

 

황은미 책임연구원은 “뇌 손상뿐만 아니라 퇴행성 뇌 질환에서도 염증반응이 나타나고 이러한 뇌 질환들을 치료하려면 헤빈과 칼시온의 결합을 고려해야 한다”며 “이번 연구 결과는 향후 시냅스 형성 장애와 관련된 난치성 뇌 질환 치료제 개발로 이어질 수 있을 것”이라고 밝혔다.

 

이 연구는 국제학술지 ‘셀 데스&디퍼런시에이션’ 인터넷판 3월 22일자에 실렸다.

 

만성 외상성 뇌병증(CTE) 환자 뇌에서 헤빈-칼시온 결합(붉은 점)의 감소한다. KIST 제공
만성 외상성 뇌병증(CTE) 환자 뇌에는 정상인(Normal)보다 헤빈과 칼시온의 결합(붉은 점)이 적다. KIST 제공

 

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