뇌 속 노폐물 청소해 치매 막는다···뇌척수액 배출 경로 찾았다

IBS, 약물로 뇌척수액 배출 조절 가능성 확인…치매 연구 이정표

뇌 속 대사활동의 부산물로 생긴 노폐물은 뇌척수액을 통해 중추신경계 밖으로 배출된다. 노화 등의 이유로 노폐물이 제대로 배출되지 않고 뇌에 쌓이면 치매의 원인이 된다.

국내 연구진이 뇌척수액이 배출되는 주요 경로를 새롭게 규명했다.

기초과학연구원(IBS) 고규영 혈관 연구단장 연구팀은 코 뒤쪽에 있는 비인두 점막에 넓게 분포하는 림프관망이 뇌척수액의 주요 배출 통로임을 밝혔다. 또 여기에 연결된 목 림프관을 수축·이완시켜 뇌척수액 배출을 늘일 수 있음을 확인했다.

뇌 속 노폐물을 원활히 청소해 치매를 예방 및 치료할 수 있는 새 가능성을 제시한 이 연구는 학술지 '네이처'에 10일(현지시간) 실렸다.

비인두 림프관망의 3차원적 구조 (자료=IBS)

앞서 2019년 IBS 혈관 연구단은 뇌 후방부 뇌척수액이 뇌막림프관을 통해 목 부위 안쪽 림프절로 주로 배출된다는 사실을 밝힌 바 있다. 또 노화에 따라 림프관이 퇴화해 이 경로가 변형되면서 뇌척수액 배출 기능이 저하되면서 치매 발병과 연관될 수 있을 것으로 보았다. 그러나 뇌 전방부와 중간 주요 부분의 뇌척수액 배출 경로는 밝혀지지 않았다.

이번에 연구팀은 동물 실험을 통해 뇌 앞쪽과 중간 부위 뇌척수액이 비인두 점막 림프관망에 모인 뒤 목 림프관을 지나 목 림프절로 이어지는 경로를 따라 배출됨을 새로 규명했다. 비인두는 구강과 비강을 후두와 연결하는 인두의 상단 부분으로 뇌 기저에서 입천장까지 이어지는 통로다.

연구팀은 생쥐 모델의 림프관이 형광을 띄게 하고 첨단 생체 이미징 기술 등을 활용해 뇌척수액 배출 경로를 시각화했다. 그 결과, 비인두의 림프관들이 네트워크처럼 정교하게 연결된 림프관망 구조를 가지고 있으며, 이런 구조가 뇌의 안쪽과 바깥쪽 림프관을 연결해 뇌척수액을 배출하는 허브 역할을 함을 밝혀냈다.

노화된 생쥐는 비인두 림프관망이 심하게 변형돼 뇌척수액 배출이 원활하지 않았다. 반면 목 림프관은 노화된 쥐에서도 큰 변형이 없었다. 목 림프관은 둥근 평활근 세포들로 둘러싸여 있으며, 일정한 간격으로 판막들이 분포돼 뇌척수액이 뇌 안에서 밖으로 잘 흐르도록 되어 있었다.

나아가 연구팀은 평활근 세포 조절 약물로 목 림프관의 수축과 이완을 유도할 수 있으며, 이를 활용해 뇌척수액 배출을 원활하게 조절할 수 있음을 확인했다. 노화로 허브 부위에서 뇌척수액이 잘 흐르지 못할 때 림프관에 펌프 작용을 일으켜 흐름을 원활히 할 수 있다는 설명이다. 뇌 외부에서 뇌척수액의 배출을 조절해 노폐물을 청소하는 새로운 방법을 찾은 것이다.

연구팀은 앞으로 실제 환자들에서 비인두 림프관이 어떻게 변형되는지 연구할 계획이다. 현재 생쥐에 이어 영장류를 대상으로도 연구를 하고 있다.

고규영 단장은 "이번 연구로 뇌 속 노폐물을 청소하는 비인두 림프관망의 기능과 역할을 규명하고, 뇌척수액의 배출을 뇌 외부에서 조절하는 새로운 방법을 제시했다"라며 "치매 등 신경퇴행성 질환 연구에 이정표가 될 것"이라고 기대했다.

논문 제목은 Nasopharyngeal lymphatic plexus is a hub for cerebrospinal fluid drainage (뇌척수액 배출의 허브 역할을 하는 비인두 림프관망)이다. 

한세희 과학전문기자hahn@zdnet.co.kr