국내 연구진이 치매 등 신경 퇴행성 뇌 질환을 일으키는 뇌 속 노폐물을 청소하는 뇌척수액 배출 '허브'(Hub)를 찾았다.
기초과학연구원(IBS)은 혈관 연구단 고규영 단장(KAIST 의과학대학원 특훈교수)과 윤진희 선임연구원, 진호경 연구원 연구팀이 뇌척수액의 주요 배출 통로가 코 뒤쪽에 있는 비인두(Nasopharynx) 점막에 넓게 분포하는 림프관(Lymphatic vessel)망이라는 것을 새롭게 밝혀냈다고 최근 밝혔다.
비인두는 구강과 비강을 후두와 연결하는 인두의 상단 부분으로, 뇌 기저에서 입천장까지 이어지는 통로이자, 비강의 가장 깊은 곳이다.
호흡하는 동안 공기가 흐를 수 있는 통로 역할을 하며, 바이러스 감염성(인플루엔자 또는 코로나19) 감기에 의해 가장 심한 염증이 일어나는 부위다.
뇌 속 노폐물을 원활히 청소할 수 있는 새로운 방법을 제시한 것이다.
대사활동의 부산물로 생성된 우리 뇌의 노폐물은 뇌를 보호하는 수액인 뇌척수액을 통해 중추신경계 밖으로 배출된다.
노폐물이 배출되지 않고 뇌에 축적되면 신경세포를 손상해 뇌의 인지기능 저하, 치매 등 신경 퇴행성 뇌 질환의 주요 원인이 된다. 노화에 따라 뇌척수액을 통한 노폐물 배출은 현저히 감소한다.
IBS 혈관 연구단은 2019년 뇌 후방부위 뇌척수액이 뇌 하부 뇌막 림프관을 통해 목 부위 안쪽 림프절(림프관 사이에 위치해 림프구로 채워진 결절)로 배출된다는 것을 확인했다.
하지만 뇌의 앞쪽과 중간 부위 뇌척수액 배출 경로는 밝혀지지 않았다.
연구팀은 이번 연구 동물실험을 통해 뇌의 앞쪽과 중간 부위 뇌척수액이 비인두 점막 림프관망에 모인 뒤 목 림프관을 지나 목 림프절로 이어지는 경로를 따라 배출된다는 것을 규명했다.
연구팀은 림프관에 선택적으로 형광 표지자를 발현하는 생쥐 모델과 생체 내 이미징 기술 등 첨단 시각화 기술을 활용해 뇌척수액 배출 경로를 시각화했다.
그 결과, 비인두에서 발견된 림프관들이 서로 정교하게 연결된 림프관망 구조를 가지고 있고, 뇌의 안쪽과 바깥쪽 림프관을 연결해 뇌척수액을 배출하는 허브 역할을 하는 것을 밝혀냈다.
또 노화된 생쥐의 비인두 림프관망은 심하게 변형돼 뇌척수액 배출이 원활하지 않다는 것도 확인했다.
주목할 만한 것은 노화된 생쥐의 목 림프관에는 큰 변형이 없었다는 것이다. 목 림프관은 둥근 평활근 세포들로 둘러싸여 있고, 일정한 간격으로 판막들이 분포해 뇌척수액이 뇌 안에서 밖으로 잘 흐르게 되어 있었다.
연구팀은 평활근 세포 조절 약물로 목 림프관 수축과 이완을 유도할 수 있고, 이때 뇌척수액의 배출을 원활하게 조절할 수 있음을 확인했다.
고규영 단장은 "이번 연구로 뇌 속 노폐물을 청소하는 비인두 림프관망의 기능과 역할을 규명하고 뇌척수액 배출을 외부에서 조절하는 새로운 방법을 제시했다"며 "치매를 포함한 신경퇴행성 질환 연구에 새 이정표가 될 것으로 기대한다"고 말했다.
이번 연구 결과는 세계 최고 권위지 '네이처'(Nature)지에 11일 온라인 게재됐다.
