우울증 발생하는 원리 찾았다…특정 효소로 새로운 치료 길 열릴까

스트레스에 뇌 단백질 ‘당 사슬’ 이상 생겨
우울증 증상, 뇌 속 특정 효소(St3gal1) 부족이 원인
우울한 쥐에 효소 투여했더니 ‘활력’…증상 완화 입증
‘세로토닌 약’ 안 듣던 환자, 새 치료법 나오나

[사진=픽사베이]

‘마음의 감기’로 불리지만 더는 가볍게 볼 수 없는 병, 우울증으로 고통을 겪고있는 환자는 대한민국에서 이미 100만명을 돌파한지 오래다. 이로 인해 지출되는 치료비도 연간 5000억원을 훌쩍 넘어선다. 하지만 기존의 치료제는 절반의 환자에만 효과를 보이며 한계점을 드러내고있다.

최근 국내 연구진이 우울증이 발생하는 새로운 원리를 밝혀내 주목을 받고 있다. 현재 사용되고 있는 항우울제와 달리 새로운 기전으로 치료가 가능해질 수 있다는 기대가 나온다.

기초과학연구원(IBS) 기억 및 교세포 연구단 이창준 단장과 이보영 연구위원 연구팀은 만성 스트레스가 뇌의 감정 조절 센터인 전전두엽에서 단백질의 기능을 조절하는 ‘당 사슬’을 망가뜨려 우울증을 유발하는 과정을 규명했다고 4일 밝혔다. 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 게재됐다.

우리 몸의 단백질은 작은 당(糖) 분자들이 사슬처럼 달라붙어 장식되면서 기능과 구조가 조절되는데이 과정을 ‘당쇄화’라고 부른다. 연구팀은 우울증의 원인을 찾기 위해 당쇄화 과정에 주목했다. 이들은 먼저 고성능 질량분석기를 이용해 생쥐의 뇌 9개 영역을 정밀 분석하고 뇌 부위마다 당쇄화의 특성이 다르다는 점을 확인했다. 이후 만성 스트레스를 겪게 해 우울증에 걸린 생쥐의 뇌를 분석하자 전전두엽을 포함한 일부 영역에서 당쇄화에 뚜렷한 변화가 있는 것을 확인했다. 특히 단백질에 붙은 당 사슬을 안정시키는 ‘시알산화’ 과정이 줄고 이 작업을 수행하는 효소 ‘St3gal1’의 양이 감소한 것으로 나타났다.

연구팀은 이 효소의 감소가 실제로 우울증을 일으키는지 확인하는 실험을 진행했다. 스트레스를 받지 않은 정상 생쥐의 뇌 전전두엽에서 St3gal1 효소의 발현을 억제하자 의욕이 사라지고 긴장이 높아지는 등 우울증과 비슷한 증상이 나타났다. 반대로 만성 스트레스로 우울증을 겪는 생쥐의 전전두엽에서 이 효소의 발현을 늘리자 우울증 증상이 눈에 띄게 완화됐다.

우울증 모델에서 뇌 O-당쇄화 변화 규명 전략[사진=IBS]

이들은 더 나아가 이 효소가 줄어들면 신경세포를 연결하는 단백질(뉴렉신2)의 당 사슬 구조가 불안정해지고 뇌 회로의 과흥분을 막는 ‘억제성 신경세포’의 기능까지 떨어진다는 사실을 확인했다. 작은 당 사슬의 변화가 뇌 회로의 핵심 요소 모두를 무너뜨려 감정 조절 시스템 전체를 망가뜨릴 수 있음을 입증한 셈이다.

지금까지 우울증 치료는 대부분 세로토닌과 같은 신경전달물질 조절에 초점을 맞춰왔다. 하지만 기존 항우울제는 효과를 보이는 환자가 절반에 그치고 각종 부작용이 있었다.

연구에 참여한 이보영 IBS 연구위원은 “이번 연구는 뇌의 당쇄화 이상이 우울증 발병과 직접적으로 연결되는 것을 보여줬다”며 “신경전달물질 중심의 기존 접근을 넘어 새로운 우울증 치료로 이어질 수 있는 중요한 단초가 될 것”이라고 말했다.

이창준 단장은 “이번 성과는 우울증뿐만 아니라 외상 후 스트레스장애(PTSD), 조현병 등 다른 정신질환 연구로 확장될 수 있다”며 “보다 광범위한 치료 전략 개발로 이어질 수 있을 것”이라고 밝혔다.