뇌를 연결하는 노화된 림프관과 면역시스템이 알츠하이머병과 노화에 따른 인지능력 저하 모두에 중요한 역할을 한다는 새로운 연구가 나왔다.

미국 버지니아대(UVA) 의대 연구팀은 최근 림프관 기능을 향상시킴으로써 늙은 쥐의 학습능력을 극적으로 높이고 기억력을 증진시켰다고 밝혔다.

이 연구는 의사들에게 알츠하이머병과 노화 관련 기억력 상실 및 여러 신경퇴행성 질환의 치료와 예방에 대한 전혀 새로운 길을 제시해 눈길을 모은다.

이번 연구는 과학저널 ‘네이처’(Naure) 25일자에 발표됐다.

뇌를 둘러싼 림프관의 흐름을 개선하면 어떻게 뇌 건강을 향상시키고 알츠하이머병과 노화 관련 기억력 상실이 예방 가능한지를 보여주는 그림. CREDIT: University of Virginia Health System

“알츠하이머병 걸리지 않을 날 올 것”

이 연구는 2015년 뇌가 림프관에 둘러싸여 있다는 사실을 발견한 버지니아의대 신경과학자조너던 키프니스(Jonathan Kipnis) 교수의 최신 연구 성과다. 그동안 과학 교과서에서는 뇌에 림프관이 존재하지 않는다고 주장했었다.

당시 발견은 세계적인 주목을 끌고 과학저널 ‘사이언스’(Science)가 그 해의 가장 큰 뉴스라고 지목했으나, 키프니스 박사는 이번 발견이 지금까지 그의 팀이 수행한 가장 중요한 연구라고 강조했다.

키프니스 박사는 “자연적으로 노화된 쥐의 학습능력과 기억력을 향상시키는 일은 실제로 놀랄만한 일”이라며, “노화된 쥐의 학습능력을 올릴 수 있다면 우리가 할 수 있는 무언가의 일이 존재한다는 것”이라고 말했다.

그는 “나는 언젠가는 우리가 아주 오래 살 수 있고 알츠하이머병도 걸리지 않는 날이 올 것이라는 사실을 실제로 매우 긍정적으로 보고 있다”고 덧붙였다. 키프니스 박사는 이 대학 신경과학과 주임교수와 ‘뇌 면역학 및 신경교 센터’ 원장을 맡고 있다.

알츠하이머병에 걸린 쥐 모델에서 림프관(녹색)을 막자 뇌에 유해한 플라크 축적이 유의하게 증가했다. CREDIT: Courtesy Kipnis lab

뇌는 어떻게 스스로를 정화하나

오랫 동안 존재하지 않는다고 생각돼 왔던 림프관은 뇌의 자정능력에 필수적이라는 사실이 밝혀졌다. 연구팀의 새로운 연구는 림프관의 역할과 이 관이 뇌 기능 및 건강한 노화에 엄청나게 중요하다는 사실에 대한 완벽한 그림을 제시한다.

키프니스 교수팀은 화합물을 사용해 노화된 쥐의 뇌로부터 목에 있는 림프절까지 노폐물이 잘 흘러갈 수 있도록 개선시킬 수 있었다. 림프관이 커지고 배액이 잘 되면서 쥐의 학습능력과 기억력 향상에 직접적인 효과가 나타났다.

키프니스 교수는 “우리가 뇌 주변의 림프계를 목표로 삼아 늙은 쥐의 인지능력을 실제로 향상시킨 것은 이번이 처음”이라며, “이것은 그 자체로 매우 놀랄 만한 일이지만, 알츠하이머병에서도 무슨 일이 일어날 수 있는지 확인해 볼 수 있다”고 말했다.

연구팀은 쥐의 림프관을 막으면 알츠하이머병과 관련된 뇌의 해로운 아밀로이드 플라크 축적이 더욱 악화된다는 결론을 내렸다. 이는 플라크가 왜 축적되는지를 설명하는데 도움이 된다. 그동안 플라크가 축적되는 정확한 원인은 잘 알지 못 했었다.

논문 제1저자 중 한 사람인 산드로 다 메스키타(Sandro Da Mesquita) 박사는 “알츠하이머병의 98%는 가족력과 관계가 없기 때문에 이 병의 발병은 실제로 노화의 문제”라며, “쥐에게 실험을 한 것처럼 사람의 노화된 뇌 림프관에서 어떤 특별한 변화가 일어나는지를 알아내는 것은 흥미로운 일이며, 우리는 이를 통해 노화 관련 질병에 대한 특별한 접근법을 발전시킬 수 있다”고 말했다.

키프니스 교수는 쥐의 림프관이 손상되자 놀라운 결과가 나타났다고 설명했다. 그는 “실제로 흥미로웠던 것은 병리현상이 악화되면서 뇌와 수막에서의 아밀로이드 축적과 관련해 쥐에서도 인체 표본에서 보는 것과 매우 유사한 현상을 볼 수 있었다”며, “림프 기능을 손상시킴으로써 쥐 모델을 인간 병리와 더욱 유사하게 만들었다”고 밝혔다.

미국 버지니아의대 신경과학과 연구진들. 왼쪽부터 논문 제1저자인 앙뜨완느 루보(Antoine Louveau) 연구원과 키프니스 교수, 산드로 다 메스키타 박사. CREDIT: Harry Moxley | University of Virginia School of Medicine

알츠하이며병 치료와 예방

연구팀은 이제 인체 림프관 성능을 향상시키는 약물 개발 작업에 들어갈 예정이다. (키프니스 교수는 최근 생물의약회사인 퓨어테크 헬스(PureTech Health)와 임상 적용 탐색에 관한 협약을 맺었다.) 다 메스키타 박사는 인체에서 뇌수막 림프계가 얼마나 잘 작동하는지를 알아내는 방법 개발도 중요하다고 지적했다.

연구팀은 알츠하이머병을 치료하는 가장 좋은 방법은 림프계 수복을 다른 치료법과 결합시키는 것이라고 믿고 있다. 뇌 수막 림프관 흐름을 증진시킴으로써 이전에 유망한 치료법으로 생각되다 버려졌던 방법들을 다시 환자 치료에 복귀시킬 수 있다는 것이다.

그렇더라도 이번의 새로운 발견은 알츠하이머병 발병을 치료가 필요 없는 지점 즉, 현재의 인간 수명보다 더 길게 지연시킬 수 있는 방법을 제시할 수도 있을 것이다.

키프니스 교수는 “알츠하이머병을 치료하는 것은 매우 어려울 수 있으나 림프계 기능을 매우 높게 유지함으로써 고령이 되어도 발병하지 않도록 지연시킬 수 있을 것”이라며, “앞으로 이와 관련한 현실적인 결과를 볼 수 있으리라 믿는다”고 강조했다.

키프니스 교수는 이번 연구가 UVA 신경과학과의 빅데이터 처리와 버지니아 영상분석연구실의 협조, 공중보건 유전체 센터와 신경외과 및 생의학공학과 여러 연구실과의 협조로 이루어졌다고 밝혔다.