국내 연구진이 뇌 속 노폐물을 밖으로 내보내는 뇌 속 숨겨진 미세 구멍인 '지주막 소창(Arachnoid fenestrations)'을 세계 최초로 발견했다. 아울러 노화로 인해 망가진 이 배출 경로를 유전자 투여로 되살리는 동물 실험에도 성공해, 치매 등 퇴행성 뇌질환 치료에 새로운 길이 열렸다.
기초과학연구원(IBS) 혈관 연구단 고규영 단장 연구팀은 22일 국제 학술지 '셀(Cell)'을 통해 생쥐 실험을 거쳐 뇌척수액이 뇌막을 통과해 림프관으로 흡수·배출되는 핵심 경로를 규명했다고 밝혔다.
250년 숙제 풀었다… 뇌척수액 빠져나가는 관문 '지주막 소창'
뇌는 활발한 대사활동 과정에서 끊임없이 노폐물을 만들어낸다. 이 노폐물은 뇌척수액에 실려 뇌 밖으로 배출되는데, 배출이 원활하지 않으면 아밀로이드 베타 등 신경독성 단백질이 쌓여 치매를 유발할 수 있다.
약 250년 전 뇌막 림프관이 처음 발견된 이후, "뇌척수액이 어떻게 뇌를 감싼 질긴 보호막인 '지주막'을 통과해 바깥쪽 림프관으로 유입되는가"는 오랜 과학계의 난제였다.
연구팀은 첨단 3차원 입체 영상 기술과 주사전자현미경(SEM) 분석 등을 활용해 이 미세한 배출 경로를 추적했다. 그 결과, 뇌 앞쪽의 후각망울에 있는 림프관과 비강(코안)의 림프관이 '사골판'을 사이에 두고 미세한 구멍으로 서로 직접 연결돼 있다는 사실을 밝혀냈다.
뇌척수액은 바로 이 미세 구멍들을 통해 지주막을 빠져나와 목 림프절까지 이동하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 이 관문을 '지주막 소창'으로 명명했다. 영장류 실험에서도 동일한 구조가 확인되어 사람의 뇌 청소 기전을 밝힐 결정적 단서가 마련됐다.
노화로 좁아진 배출로, 유전자 투여로 '회복'
연구팀은 늙은 생쥐와 젊은 생쥐를 비교해 노화가 이 경로에 미치는 영향도 분석했다.
노화의 영향: 나이 든 생쥐는 지주막 소창이 좁아지고 주변 뇌막 림프관이 줄어들었을 뿐만 아니라, 림프관과 신경이 지나는 통로(사골판)까지 좁아져 뇌척수액 배출 능력이 크게 떨어졌다.
치료 효과: 노화 생쥐의 비강 점막에 림프관 생성 촉진 유전자(VEGF-C)를 투여하자, 림프관 재생이 촉진되면서 좁아졌던 배출 경로가 다시 넓어졌다. 그 결과 감소했던 뇌척수액 배출 기능이 젊은 생쥐 수준으로 회복됐다.
논문 공동 제1·교신저자인 홍선표 연구위원은 "이번 연구는 약물을 코안에 투여하는 비침습적 방식으로 치매 등 퇴행성 뇌질환을 치료할 수 있는 새로운 전략적 가능성을 제시한 것"이라며 "향후 인체 조직 연구로 확장해 다양한 질환에 적용해 나가겠다"고 포부를 밝혔다.