한국과학기술원(KAIST) 유홍기 교수팀은 고려대 구로병원 김진원 교수팀과 공동으로 스트레스에 의한 혈관 내 세포의 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있는 생체 내 영상 획득 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.
심혈관 질환은 전 세계 사망 원인 1위(30%)로, 정신적 스트레스가 심혈관 질환을 악화시키는 것으로 보고되고 있다.
급성 스트레스는 교감신경계를 자극해 노르에피네프린을 분비하게 하고, 이는 혈관 내벽 세포 에 영향을 미쳐 염증 반응을 촉진한다.
또한 조혈모세포를 활성화해 면역 세포의 생산을 증가시킨다.
연구팀은 초점 가변 렌즈를 생체 내 광학 현미경에 도입해 혈관의 움직임을 보정할 수 있는 기술을 개발했다.
투명한 액체로 채워진 초점 가변 렌즈는 전기적 신호를 통해 액체를 둘러싼 탄성막의 곡률 반경을 변화시킴으로써 기계적인 움직임 없이도 초점 거리를 빠르게 조절할 수 있다.
특히 심장 박동 신호와 렌즈의 초점 조절을 동기화함으로써 자연스럽게 선명한 영상을 얻을 수 있다고 연구팀은 설명했다.
혈관을 물리적으로 고정하거나 특정 시점의 이미지를 촬영하는 기존 방법은 혈류에 영향을 미치거나 시간 해상도가 떨어진다는 한계가 있었다.
실제 개발한 기술을 이용해 만성 스트레스 상황에서 혈관 내 면역세포들의 움직임을 관찰한 결과에서 스트레스가 면역세포의 혈관 벽 부착을 매우 증가시키고, 이동 속도는 감소시키는 것을 발견했다.
5주 동안의 종단 연구를 통해 만성 스트레스의 영향이 시간이 지날수록 더욱 심화해 동맥경화를 유발하는 동맥경화반(플라크)의 불안정성이 커지는 것을 확인했다.
또 만성 스트레스에 노출된 실험군 쥐의 경동맥에서 골수세포 침윤이 대조군 대비 6배가량 증가한 모습을 확인, 동맥경화 병변의 진행 정도를 정량적으로 평가할 수 있었다.
유홍기 교수는 "지금까지는 관찰하기 어려웠던 혈관 내 면역세포들의 실시간 움직임을 자연스러운 상태에서 관찰할 수 있게 돼 스트레스로 인한 심혈관 질환의 발병 과정을 더 정확하게 이해할 수 있게 됐다"며 "스트레스와 관련된 심혈관 질환의 새로운 치료 전략을 개발하는 데 기여할 것"이라고 말했다.
