IBS, 수면장애 원인 실마리 찾았다…수면 중 뇌혈류 조절 뉴런 발견

억제성 'PV 뉴런'…수면 상태서 뇌혈류 증가 원리 규명

깨어있는 상태와 마취(수면) 상태 PV뉴런 활성에 의한 혈관 반응 기전 모식도. 사진=IBS 제공

기초과학연구원(IBS) 뇌과학 이미징 연구단 김성기 단장 연구팀은 광유전학 자극을 이용, 살아있는 쥐에서 억제성 뉴런 중 하나인 'PV 뉴런(Parvalbumin neuron)'이 혈류 증가를 일으키는 원인인 것을 밝혀냈다.

이 뉴런이 수면 중 발생하는 뇌 혈류 증가의 기저 메커니즘임을 제시했다.

26일 IBS에 따르면 PV 뉴런은 다른 억제성 뉴런들과 다르게 직접적으로 혈류를 조절할 수 있는 물질을 분비하지 않기 때문에 그동안 혈류 조절과 관련해 PV 뉴런은 의견이 분분했다. 연구진은 빛을 감지해 세포 활성을 증가시키는 단백질을 PV 뉴런에 발현시켰다. 빛으로 세포를 제어하는 동시에 과학이미징 기술과 FMRI(기능적 자기공명영상)을 활용해 광자극에 따른 뇌혈류 변화를 관찰했다. 수면 상태와 비슷하도록 유도하는 마취제(케타민·자일라진)를 사용해 쥐가 수면 중인 상태와 깨어있는 상태의 뇌 혈류 변화를 비교했다.

관찰 결과 마취 상태에서 광 자극이 가해져 PV 뉴런이 활성화되는 동안엔 뇌 혈류 감소가 일어났지만, 자극이 끝난 후에는 오히려 매우 느린 속도의 혈류 증가가 일어났다. 반면 깨어있는 상태에선 광 자극이 끝난 후에도 오로지 혈류 감소만 일으켰다. PV 뉴런이 뇌의 각성 상태에 따라 상반된 두 가지 역할을 수행하는 것을 확인할 수 있었다.

김성기 단장은 "지금까지 뇌혈류 조절에 관여하지 않는다고 여겨진 PV 뉴런과 신경 펩타이드의 역할을 밝힘으로써 뇌신경혈류 관련 연구에 새로운 방향을 제시했다"며 "수면 장애의 메커니즘을 밝히는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 국제학술지 '미국국립과학원회'에 26일(한국시간) 온라인 게재됐다.