뇌 하부 림프관이 뇌 속 노폐물 배출 주요경로
노화에 따른 기능 저하도 확인
치매 등 퇴행성 뇌질환을 유발하는 뇌 속 노폐물을 뇌 밖으로 배출하는‘뇌 하수도’가 세계 최초로 규명됐다. 고규영 IBS 혈관연구단 연구팀은 뇌의 노폐물을 담은 뇌척수액을 밖으로 배출하는 주요경로(hotspot)가 뇌 하부 뇌막 림프관임을 밝혔다. 나이가 들수록 뇌 하부 뇌막 림프관의 배수기능이 떨어짐도 확인했다.
생물체의 신경계에서 중추적인 역할을 하는 뇌는 활발한 대사활동을 한다. 뇌 대사활동의 부산물로 생성된 상당한 양의 노폐물은 뇌척수액을 통해 뇌 밖으로 배출된다. 이 때 베타-아밀로이드, 타우 단백질과 같은 노폐물이 배출되지 않고 뇌에 축적되면 기억력 증 뇌 인지 기능이 떨어지고, 치매에 걸릴 가능성이 높아진다.
이번 연구를 통해 노화에 따라 뇌 하부 뇌막 림프관의 말초 다발이 과형성되고, 판막구조와 지지구조가 무너짐을 관찰했다. 이에 따라 뇌 하부 뇌막 림프관의 노폐물 배출 기능도 저하됨을 확인했다.
연구진은 림프관 특이적으로 형광을 발현하는 생쥐 모델을 이용한 연구를 통해 뇌 상부와 하부 뇌막 림프관의 구조가 서로 다름을 관찰했다. 구조적인 차이는 기능적인 측면과 연결되었다. 즉, 뇌 하부 림프관이‘뇌 하수도’역할을 하는 데 적합한 구조임을 확인한 것이다. 이어 뇌척수액에 형광물질을 주입하는 실험과 자기공명영상(MRI) 실험을 통해 뇌에 쌓인 노폐물이 뇌 하부 뇌막 림프관을 통해 뇌 밖으로 배출됨을 추가적으로 확인했다.
뇌막 림프관의 위치와 연령에 따른 모식도. 뇌막 림프관은 해부학적으로 뇌척수액과 매우 가까운 위치에 있으며, 물질의 흡수와 배출에 유리한 구조적 특성을 갖고 있다.
노화 생쥐 모델을 분석한 결과, 노화 시 뇌 하부 림프관의 구조가 비정상적으로 붓고 뇌막 림프관 내부 판막 구조가 망가져있음을 관찰했다. 구조가 퇴화됨에 따라 뇌 하부 림프관의 배수 기능도 저하됐다. 이는 노화됨에 따라 뇌에 노폐물이 쌓여 인지 기능이 저하되고 치매와 같은 퇴행성 뇌질환의 발병 확률이 높아지는 것과 연관이 있다.
노화에 따른 뇌 하부 뇌막 림프관의 기능 저하를 보여주는 형광 현미경 이미지. 노화 생쥐 뇌막 림프관의 구조가 망가져 뇌 노폐물을 담은 뇌척수액 배출이 원활하지 않음을 확인할 수 있다.
고규영 단장은 “앞으로 뇌 하부 림프관의 배수기능을 향상시키는 치료제를 개발하면 새로운 퇴행성 뇌질환 치료방법의 실마리를 제시할 수 있을 것”이라고 말했다.
연구결과는 국제학술지 네이처(Nature) 7월 25일자 온라인 판에 실렸다.
