중증 변비 환자 희소식…짧고 강한 전기자극 반복해 치료한다

짧고 강한 전기 자극을 반복적으로 가해 효과적으로 중증 변비나 변실금 등 소화관 질환을 치료하는 쥐 대상 전임상 연구가 수행됐다. 게티이미지뱅크 제공

과학자들이 척추 아랫부분인 엉치뼈(천골, sacrum) 신경에 짧고 강한 전기 자극을 반복적으로 가해 쥐의 중증 변비를 치료하는 데 성공했다. 향후 인간의 변비, 변실금, 위장 마비나 염증성 장 질환 치료법 등에도 적용될 것으로 기대된다.

워렌 그릴 미국 듀크대 바이오메디컬공학부 교수팀은 간헐적인 신경 전기 자극으로 쥐의 중증 변비 증상을 치료하는 데 성공하고 연구결과를 5일(현지시간) 국제학술지 '사이언스 중개의학'에 공개했다.

뇌와 장의 신경 연결 교란은 다양한 질환을 유발한다. 신경 교란으로 소화기관인 대장과 소장의 움직임이 갑작스럽게 중단되면 심각한 위장관 문제를 일으킬 수 있다.

연구팀은 소화관을 수축시키는 교감신경을 자극하면 장 운동성을 회복해 위장 마비, 염증성 장 질환 등을 치료할 수 있다는 이론적 바탕에 따라 최적의 전기 자극 패턴을 탐구했다.

연구팀은 먼저 쥐 대장 운동성을 계산하는 모델을 개발하고 엉치신경(sacral nerve, 천골신경)에 작용해 강한 장 수축을 유발하는 특정 전기 자극 패턴을 확인했다. 자극 주파수, 자극 지속 시간, 자극 사이의 간격을 바꿔보며 장 수축 효과를 극대화할 수 있는 방법을 모색한 것이다.

선행 연구에서 제시된 연속적인 전기 자극은 그동안 변비 환자 치료에 뚜렷한 효과를 보이지 못했다. 대신 연구팀은 시간차를 두고 강한 자극을 가하는 방식을 제안했다. 

변비 증상이 있는 쥐를 대상으로 실험한 결과 연속적인 전기 자극을 줄 때 또는 자극이 없을 때보다 일정 간격을 두고 상대적으로 강한 전기 자극을 줄 때 대변 배출량이 늘며 변비 완화 효과가 유의미하게 커졌다.

인간과 쥐에서 대장이 수축하는 시간 간격은 모두 45초 내외로 거의 비슷하기 때문에 이번 연구성과는 인간 환자에도 적용될 가능성이 높다.

연구팀은 "정밀한 패턴으로 엉치신경을 자극하면 변비가 완화된다는 것을 입증했다"며 "향후 인간 대상 예비 임상시험을 위한 기초 원리와 근거를 확립한 것"이라고 밝혔다.

이어 "장과 뇌의 상호작용 장애에서 변비와 변실금이 동시에 나타나는 경우가 많다"며 "단일 환자에서 각각 변비와 변실금에 특화된 전기 자극 패턴으로 치료를 제공할 수도 있을 것"이라고 말했다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1126/scitranslmed.adu4615 

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]