당 찌꺼기는 ‘이렇게’ 뇌질환을 일으킨다

뇌막에서 나타나는 당 분자의 과도한 축적으로 기능장애가 발생할 수 있다. 사진은 기사의 특정 사실과 관련 없음. 이미지투데이

필요 이상으로 몸속에 쌓인 당이 뇌질환의 원인이 될 수 있다는 연구결과가 발표됐다.

김필남‧정용 한국과학기술원(KAIST) 바이오‧뇌 공학과 교수 연구팀은 노화에 따라 뇌를 감싸고 있는 최전선 방어벽인 뇌막(뇌수막)에 당 찌꺼기가 축적되며, 이에 따라 기능장애가 일어난다는 점을 발견했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 국제학술지 ‘세포노화(Aging Cell)’에 최근 게재됐다.

연구팀은 고령자의 뇌막 관찰연구에서 당 분자의 과도한 축적이 나타나는 현상을 발견했다. 이후 연구팀은 생쥐 모델의 뇌막 관찰연구를 반복해 당 분자의 과도한 축적발생을 재차 확인했으며, 뇌막에서 나타나는 당 분자의 과도한 축적이 나이에 따른 것임을 확인했다.  

결과적으로 연구팀은 노화로 인해 생기는 뇌막의 기능이상이 뇌 속 '남아도는 당'에 의해 유도됨을 밝혔다. 또 노화에 의해 뇌막이 얇고 끈적거리게 변하면서 뇌척수액과 뇌 피질과의 물질교환이 감소하는 모습도 함께 확인했다.

뇌막은 주로 콜라겐 등 세포외기질(Extracellular Matrix‧ECM) 단백질과 단백질을 생산하는 세포인 섬유아세포(Fibroblast)로 이뤄져있다.

일반적으로 몸 속에서 남아도는 당은 콜라겐 단백질에 흡착되고, 이러한 단백질이 성유아세포에 붙으면 콜라겐 생산능력이 떨어진다. 이와 다르게 콜라겐의 분해 효소의 발현은 높아지기 때문에 뇌막이 지속적으로 얇아지고 붕괴된다는 게 연구팀의 설명이다.

연구에서 관찰한 쥐 뇌막 이미지. 젊은 쥐와 비교해 고령 쥐의 뇌막에서 당화최종산물(AGE)의 축적과 더불어 감소하는 타입 1 콜라겐(COL1)이 확인됐다. 사진제공= 한국과학기술원(KAIST)

뇌에 당이 쌓이면 신경세포의 변성과 뇌 질환에 영향을 줄 수 있다는 연구는 지속적으로 진행되어 왔다. 그러나 뇌를 감싸고 있는 뇌막 자체에 초점을 두어 ‘당 축적으로 인한 뇌막 변성과 기능장애’를 확인 한 건 이번 연구가 처음이다.

연구팀 관계자도 “인간의 뇌에서 시작해서 생체모사 뇌막 모델(원섬유 콜라겐으로 구성된 체외 배양 플랫폼)과 동물모델을 활용한 융합적 접근으로 노화로 인한 뇌 장벽 변화가 찌꺼기처럼 남아도는 당 때문이란 점을 규명했다는 것에 의의가 있다”며 연구를 설명했다. 
지금까지 당은 염증이나 혈관질환 등 다양한 건강문제의 원인으로 지목됐다.

몸 속에서 당과 단백질이 만나서 형성되는 찌꺼기인 ‘최종당화산물’은 대식세포에 의해서 일부 제거되지만, 콜라겐과 같은 세포외기질 단백질과 결합한 당화산물은 자연적으로 제거되기 어렵다. 이에 따라 연구진은 뇌막을 비롯한 인체 전반적으로 쌓이는 당을 제거하기 위한 연구개발에 나설 계획이다.