미국 LSU(Louisiana State University) Health New Orleans Neuroscience Center of Excellence의 과학자들이 측두엽 간질(temporal lobe epilepsy)의 발생과 진행을 차단시키는데 도움이 되는 새로운 물질을 발견했다. ‘PLOS ONE’ 온라인판에 논문으로 발표된 결과에 따르면 이 새로운 물질은 간질 발생기(epileptogenesis)에 비정상적 활성을 조절하는 형태로 해마(hippocampus)의 신경 네트워크에 대하여 보호 활성을 나타냈다고 한다. 이 물질의 신경보호 활성에 관련된 분자 신호전달 경로를 이해하는 것이 새롭고 효과적인 간질 치료제 개발에 도움이 될 것으로 기대되고 있다.
측두엽 간질에서 발작 증상은 뇌의 해마와 측두엽에 위치한 대뇌 번연계(limbic system)의 구조에서 일련의 분자 및 세포 연쇄 반응을 통한 비정상적인 뇌의 연결로 인하여 발생하는 것으로 알려져 있다. 대뇌 번연계는 기억과 감정에 관련된 뇌 영역으로도 알려져 있으며, 발작은 통제되지 않는 전기적 뇌 활성을 반영하고 있다. 간질 발생기로 불리는 뇌의 손상과 발작 발생 사이의 단계는 고요한 주기(period)로 불리고 있다. 그 이유는 이러한 뇌의 이상의 현재의 신경학적 시험이나 뇌파 검사에서는 확인할 수 없기 때문이다. 특히 측두엽 간질은 성인 간질 환자들에게 흔히 발생하는 재발성 발작이 주요 특징으로서 뇌의 다른 영역으로도 확산되어서 2차 중증 전신 발작을 촉발시킨다고 한다. 이들 환자들 중 일부에서 신경외과술이 효과를 보이고 있지만, 다른 다수의 환자들에게 효과적인 치료법이나 예방법은 부재인 상황이다.
동 센터의 소장인 Nicolas Bazan 박사와 동대학 신경외과 및 신경과학과의 Alberto Musto 교수가 주도하는 연구팀은 마우스 모델 시험에서 임상적인 재발성 발작이 일어나기 전에 단기간의 작은 전기적 미세 발작이 발생하는 것을 확인했다. 더하여 연구팀은 Neuroprotectin D-1(NPD1: 10R,17S-dihydroxy-docosa-4Z,7Z,11E,13E,15Z,19Z-hexaenoic acid)을 마우스에게 전신 투여했을 때에, 뇌의 전기적 활성 파열이 조절을 받아서 중증 전신 발작을 유도하는 비정상적인 뇌세포 신호전달을 감소시킬 뿐만 아니라 자발적 재발성 간질도 줄여주는 것을 확인했다. Bazan 박사의 연구팀이 찾아낸 NPD1은 어유(fish oil)에서 발견되는 필수 오메가 3 지방산인 DHA에서 유래한 성분이다.
연구팀은 C57BL/6 마우스 성체의 복강에 필로카르핀(pilocarpine)이라는 물질을 주사하여 간질 지속상태(status epilepticus)를 유도했다고 한다. 이들 마우스들의 해마 뉴런 네트워크와 국소적인 전위를 동시에 측정하기 위하여 뇌에 다중 마이크로일렉트로드를 삽입했다. 연구팀은 마우스들의 간질 지속상태가 종료되고 24시간 후부터 매일 5일간 NPD1을 570 μg/kg으로 복강 투여하였으며, 지속적으로 간질 발생기와 간질 진행기에서의 영향을 분석했다고 한다. 여기서 간질 발생기에 CA1 추체(pyramidal)와 방사상층(stratum radiatum)에 미세한 간질석 발작을 확인했으며, NPD1의 투여로 해마의 수지상 보호와 함께 비정상적인 활성이 사라지는 것으로 나타났다.
간질은 재발성 발작이 주요 특징인 만성 신경성 질환이다. 전세계적으로 간질 환자수는 6,600만 명으로 집계되고 있으며, 미국에서는 26명당 1명의 비율로 일생 중 특정 기간에 간질이 발생한다고 한다. 간질 발생은 어린이와 노인들에게서 많이 나타나고 있다. 비록 간질의 원인이 확실하게 규명되지는 않았지만 일부의 경우에는 이전의 뇌 손상과 연관이 있는 것으로 알려져 있다. 재발성 발작은 뇌 손상이 주요 원인으로서 발생하게 된다고 한다. 간질 재단에 따르면 측두엽 간질은 부분 또는 국소적 간질에서 가장 흔한 형태라고 한다. 이 간질은 전체 간질 환자들 중에서 약 60%를 차지하는 것으로 집계되고 있다. 또한 전체 측두엽 간질 중에서 약 80%가 내측성 측두염 간질이라고 한다.
내측성 측두엽 간질이 가장 흔한 형태의 간질이지만 기존 약물에 대하여 저항성이 빈번하게 보고되고 있다. 약물 저항성 내측성 측두엽 간질의 전체 예후에는 기억력과 기분 장애 위험이 높은 것이 포함된다고 한다. 이러한 증상들은 환자들의 삶의 질을 손상시킬 뿐만 아니라 사망 위험도 높이게 된다. 또한 빈번하게 발작이 일어나는 환자들은 기존 약물로 효과를 보지 못하는 경우가 많이 관찰되고 있다. Musto 교수는 “이번 결과는 뇌 회로의 핵심 조절자를 찾는데 기여한다 특히 뇌 손상 발생 이후에 유망 생체 표지자를 찾을 뿐만 아니라 간질 발생에 대한 치료적 접근법을 가리키고 있다”고 설명했다.
Journal Reference: Alberto E. Musto, Chelsey P. Walker, Nicos A. Petasis, Nicolas G. Bazan. Hippocampal Neuro-Networks and Dendritic Spine Perturbations in Epileptogenesis Are Attenuated by Neuroprotectin D1. PLOS ONE. DOI: 10.1371/journal.pone.0116543
