옆으로 누워 자면 등을 대고 똑바로 누워 자거나 엎드려 잘 때보다 뇌의 노폐물을 더 효과적으로 제거해 알츠하이머병이나 파킨슨병을 비롯한 뇌신경질환 위험을 줄일 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

미국 뉴욕 스토니 브룩대 이희덕(Hedok Lee) 박사와 헬렌 벤베니스트(Helene Benveniste) 교수팀은 뇌의 노폐물과 유해 화학물질을 청소하는 복잡한 시스템인 뇌 신경교(神經膠)림프(glymphatic) 경로를 ‘동적 비교 자기공명 영상’(dynamic contrast MRI)으로 촬영 연구한 결과, 옆으로 누워 자는 자세가 뇌의 쓰레기들을 가장 효과적으로 제거하는 제일 좋은 자세라는 사실을 발견해 ‘신경과학 저널’(the Journal of Neuroscience) 최근호에 발표했다.

실제로 사람이나 많은 동물들에게서 옆으로 누워 자는 자세는 가장 흔하게 볼 수 있는 모습이다. 또 뇌에 유해물질이 쌓이면 알츠하이머병을 비롯한 다른 신경학적 질환들을 일으키는 것으로 알려져 있다.

뇌의 신경교 림프 경로는 특히 잠 자는 동안에 해로운 노폐물을 청소한다. 사진과 같은 옆으로 누운 자세가 뇌의 청소 작업을 위해 가장 좋은 자세로 입증됐다. ⓒ Stony Brook University

깨어있을 때 축적된 뇌의 노폐물, 잠 잘 때 청소

이번 연구의 주 연구자이자 스토니 브룩의대 마취 및 방사선과 교수인 벤베니스트 박사는 동적 비교 MRI를 활용해 설치류 실험동물의 뇌 신경교(神經膠)림프 경로를 찾기 위해 여러 해 동안 노력해 왔다. 덕분에 연구원들은 이 방법으로 신경교 림프 경로를 찾아 확인할 수 있었다. 신경교 림프 경로에서는 우리 몸의 림프계가 각 기관의 노폐물을 청소하는 것과 같은 방식으로 뇌척수액(CSF)이 뇌의 노폐물을 처리하기 위해 뇌로 스며들어가 세포 사이에 존재하는 액체인 간질액(間質液, ISF)과 교환된다. 신경교 림프 경로는 잠잘 때 가장 효과적으로 일하는데, 뇌의 노폐물에는 치매를 일으키는 물질의 하나로 알려진 아밀로이드 베타(amyloid β)와 타우(tau) 단백질, 축적되면 뇌 기능에 해를 끼치는 화학물질들이 포함돼 있다.

‘뇌 신경교 림프 운반에서 몸 자세의 효과’(The Effect of Body Posture on Brain Glymphatic Transport)라는 제목을 붙인 이 논문에서 벤베니스트 교수팀은 마취된 실험동물이 각각 바로 누운 자세, 엎드린 자세, 옆으로 누운 자세에서 CSF-ISF 교환비율을 측정하기 위해 운동 모형화(kinetic modeling)와 동적 비교 MRI를 함께 사용했다.

벤베니스트 교수는 “분석 결과 옆으로 누운 자세가 똑바로 누운 자세나 엎드린 자세에 비해 신경교 림프 운반의 효율성이 가장 높다는 것을 일관되게 보여준다”며, “ 앞으로 뇌질환을 일으키는 해로운 단백질들이 잘 제거됐는지를 평가하기 위해 CSF-ISF 운반을 측정하는 진단 영상 절차를 표준화할 경우 몸의 자세와 수면의 질을 고려해야 한다”고 제안했다.

헬렌 벤베니스트 교수(우)와 이희덕 박사. 두 사람은 신체의 자세가 뇌의 노폐물 청소에 어떤 영향을 끼치는가를 측정하기 위해 실험동물의 뇌 신경교 림프 경로를 분석했다. ⓒ Stony Brook University

“수면장애, 여러 뇌질환과 연결돼”

이번 연구를 위해 벤베니스트 교수와 논문의 제1저자인 같은 과의 이희덕 조교수는 안전한 자세 위치를 개발했다. 또 로체스터 대학의 동료 연구진인 룰루 시(Lulu Xie), 라시드 딘(Rashid Deane)과 메이켄 니더가드(Maiken Nedergaard) 박사는 MRI 데이터를 입증하고 뇌 속의 아밀로이드 청소에서 자세가 미치는 영향을 평가하기 위해 형광 현미경검사법과 방사능 추적법을 활용했다.

니더가드 박사는 “옆으로 누워서 자는 자세가 이미 인간을 비롯해 야생동물과 대부분의 동물들에게서 가장 보편적인 자세라는 사실은 매우 흥미로운 일로, 이는 동물들이 깨어있는 동안에 축적된 대사 노폐물을 가장 효율적으로 처리하기 위해 잠 잘 때 옆으로 눕도록 적응한 것 같다”고 말했다. 그는 “이번 연구는 잠이 명백한 생물학적 기능을 갖고 있으며 그것은 바로 깨어있을 때 쌓인 쓰레기들을 잘 때 청소한다는 개념을 한층 더 지지해 준다”고 밝혔다.

벤베니스트 교수는  “많은 종류의 치매는 잠들기 어려움을 포함한 수면장애와 연결돼 있고, 이러한 수면장애는 알츠하이머병에서 기억력 상실을 가속화시킨다는 사실이 널리 인정돼 가고 있다”며, “이번 연구는 잠 잘 때 취하는 자세가 중요하다는 점을 보여줌으로써 이와 같은 이슈에 새로운 통찰력을 던져주었다”고 말했다.

벤베니스트 교수는 연구팀들이 사람의 신경교 림프 경로도 실험동물과 마찬가지로 다른 자세와 비교해 옆으로 누워서 잘 때 가장 효율적으로 뇌의 쓰레기를 청소한다고 생각하는데, 이를 규명하기 위해서는 사람에 대한 MRI나 다른 영상이미지 작업이 가장 먼저 시행돼야 한다고 강조했다.

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