美 뇌과학硏, 미세아교세포 등 발견
뇌백질 내 수초 찌꺼기 없애는 역할
노화로 분해력 떨어져 뇌백질 손상
염증은 늘고 신경세포 기능은 감소
식습관·생활습관이 뇌 노화에 영향

나이가 들면 뇌도 늙는다. 뇌의 노화는 기능 퇴화를 가져와 학습 능력과 단기 기억력이 떨어지고 반응 시간, 수행 능력이 느려지는 등 각종 정신 기능이 위축된다. 이와 함께 섬망, 우울증, 성격과 감정 변화, 치매, 알츠하이머, 파킨슨, 뇌졸중 등 뇌 질환도 발생하기 쉽다. 그러나 이런 질병과 증상을 일으키는 뇌 노화가 어떤 과정으로 발생하는지는 명확히 밝혀지지 않았다.

미국 시애틀 앨런뇌과학연구소 연구팀은 나이가 들수록 유전자 발현이 크게 변화하는 수십 개의 특정 세포 유형을 발견했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 1월 2일자에 실렸다.

연구팀은 단일 세포 RNA 시퀀싱 기술과 미국 국립보건원(NIH)의 ‘뇌 이니셔티브’ 프로젝트를 통해 개발된 고급 뇌 맵핑 도구를 이용해 생후 2개월 된 어린 생쥐와 사람으로 치면 중년 이후에 해당하는 생후 18개월 된 늙은 생쥐의 뇌세포 120만 개 이상을 16개의 뇌 영역으로 나눠 분석했다. 단일 세포 RNA 시퀀싱은 유전자, 조직에 집중하던 기존 연구 방식에서 벗어나 생명체의 모든 정보를 한 번에 읽어 들이고 통합적으로 분석할 수 있게 하는 기법이다. 생쥐의 뇌는 구조, 기능, 유전자 및 세포 유형 측면에서 사람의 뇌와 유사점이 많은 것으로 알려져 있다.

연구 결과, 노화로 인해 유전자 발현이 크게 변하는 뇌 속 특정 세포 유형을 발견했다. 특히 노화에 영향을 받는 미세아교세포들을 많이 찾아냈다. 미세아교세포는 뇌 속에 존재하는 면역세포로, 그중 백질 연관 미세아교세포는 백질에 존재하는 수초 찌꺼기를 제거하는 역할을 한다. 나이가 들면서 이 세포의 분포가 늘어나는 동시에 백질 내 수초 찌꺼기도 많아진다. 문제는 나이가 들수록 미세아교세포의 포식 기능이 저하돼 찌꺼기를 분해하지 못하게 되면서 뇌 백질 손상으로 이어지는 경우가 많다는 것이다. 연구팀은 경계 관련 대식세포(BAMs), 희소돌기아교세포, 에너지 항상성을 조절하는 탄세포(tanycytes), 상의세포(ependymal cell) 등도 노화에 상당한 영향을 끼친다는 점을 확인했다.

또 노화된 뇌에서는 염증 관련 유전자의 활성도가 증가하지만 신경세포 구조와 기능을 유지하는 유전자는 줄어드는 것을 발견했다. 이와 함께 뇌 시상하부에서 신경세포 기능의 감소와 염증 증가가 동시에 나타나는 특정 부위, 즉 뇌의 노화 관련 ‘핫스폿’을 찾아냈다. 음식 섭취, 에너지 항상성, 신진대사, 인체가 영양분을 사용하는 방식에 관여하는 것으로 알려진 시상하부와 제3뇌실 근처에 있는 탄세포, 시상하부 주변 신경세포가 뇌의 노화에 핵심적 역할을 하는 것을 확인했다. 이는 식습관, 생활 습관과 뇌 노화, 노화 관련 뇌 질환이 밀접한 관계가 있다는 것을 보여 준다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 보실리카 타시치 박사(분자 유전학)는 “노화는 알츠하이머와 여러 치명적 뇌 질환의 핵심 요인”이라며 “이번 연구는 어떤 뇌세포가 노화에 가장 큰 영향을 받는지를 보여 준다”고 말했다. 또 “이번 연구로 작성한 뇌 질환 지도는 노화가 뇌에 미치는 구체적 영향을 파악할 수 있게 할 뿐만 아니라 노화 관련 뇌 질환에 대한 새로운 치료법 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 덧붙였다.