메디컬뉴스투데이(Medicalnewstoday)가 전한 보도자료에 따르면 뇌 행동 및 면역 저널에 발표된 연구 결과 중년의 쥐에게 박테리아 독소를 투여하여 염증을 반복적으로 일으킨 뒤 인지 기능이 떨어진 것을 확인할 수 있었다. 이러한 인지 기능 저하는 학습과 기억의 중심 역할을 하는 해마의 뉴런 가소성 변화까지 동반했다.
본 연구 결과는 감염이 인지 기능에 미치는 지속적인 영향을 예방하기 위해 노년층보다 적극적인 치료가 필요할 수 있음을 시사한다. 그러나 쥐를 대상으로 연구가 수행되었기에 연구 결과를 사람에게 일반화할 수 있는지는 알려지지 않았다.
연구팀은 2.5개월 동안 15일마다 쥐에게 점점 더 많은 용량의 LPS를 투여했다. 이전 연구에 따르면 동일한 용량의 LPS를 반복적으로 투여하면 염증 반응이 나타나지 않는 내성이 생기는 것으로 나타났다. 이를 피하기 위해 연구팀은 5회 주사하는 동안 점진적으로 더 높은 용량의 LPS를 사용했다. LPS를 주사할 때마다 쥐는 중간 정도의 질병에 걸렸고 15일 후 회복됐다.
이후 연구팀은 최종 LPS 투여 2주 후 인지 기능을 평가하기 위해 행동 테스트를 실시했따. 또한 연구팀은 최종 주사 후 5~6주 후 지단백질로 인한 염증이 뇌에 미치는 영향을 조사했다. 대조군은 식염수로 처리한 쥐로 구성되었고 연구 시작 당시 쥐의 나이는 10개월이었고 이는 성인 후기에서 중년기로 넘어가는 시기다.
그 결과 LPS 주사를 맞은 쥐가 전날 학습한 정보의 학습 및 기억 유지에 인지적 결함을 보인다는 사실을 발견했다.
뇌 조직을 검사한 결과, 연구팀은 간헐적으로 LPS를 주사한 쥐도 해마에 변화가 있음을 확인했다. 해마는 기억과 학습에 핵심적인 역할을 하며 알츠하이머병에거 가장 먼저 퇴화 징후를 보이는 부위 중 하나다.
이러한 변화는 LPS를 처리한 쥐의 해마에서 사이토카인 인터루킨 유전자의 발현 증가가 포함되었다. 이는 LPS 투여 후 인지에 관여하는 뇌 영역에서 해당 유전자의 수치가 증가했다는 이전 연구 결과와 일치한다.
또한 연구팀은 LPS를 투여하면 뉴런 사이의 가소성이 변조되지만 기준 신호 전달을 변조되지 않는다는 사실도 발견했다. 구체적으로 연구팀은 쥐에 LPS를 투여한 결과 해마의 신경세포 간 장기 강화가 감소한 것으로 나타났다. 장기 강화(LTP)는 한 뉴런이 다른 뉴런에 의해 자주 활성화된 후 뉴런 사이의 시냅스가 강화되는 것이다.
뉴런 간의 연결이 강화되면 연결된 뉴런에 의해 뉴런이 더 쉽게 활성화될 수 있다. LPS로 처리된 쥐의 해마 신경세포에서 LTP가 감소한 것은 LTP가 기억과 학습 형성의 기본 메커니즘으로 간주된다는 점을 고려할 때 특히 중요한 의미를 가진다.
즉, 이러한 연구 결과는 중년 생쥐에서 반복적인 LPS 유발 염증이 해마의 변화를 동반한 인지 결손으로 이어질 수 있음을 시사한다.
이 연구의 공동 저자인 툴레인 대학의 행동 신경과학자 엘리자베스 엥글러-치우라치 박사는 이번 연구 결과가 인간의 뇌 건강과 질병에 중요한 의미를 갖는다고 말했다. 박사는 "현재 감기나 독감 바이러스에 대한 표준 치료법은 집에 머물면서 충분한 휴식을 취하고 수프를 마시며 몸이 감염을 치료할 수 있도록 내버려 두는 것이다. 이 지침은 일반인에게 광범위하게 적용되며 제가 알기로는 치매 발병 위험에 관계 없다"고 설명했다.
이어서 박사는 "이번 연구 결과는 인지 기능 저하 및 치매 위험이 높은 환자의 감기 또는 기타 간헐적 감염원에 대한 치료가 휴식과 수분 섭취라는 표준 권장 사항보다 더 공격적으로 이루어져야 할 수 있음을 나타내는 일련의 첫 연구가 될 수 있다"고 말했다.
그러나 엥글러-치우라치 박사는 이러한 결과가 인간에게 일반화될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다고 경고했다. "쥐와 인간의 면역 체계 구성은 비슷하지만 면역 체계가 반응하는 방식에 있어 중요한 종의 차이가 알려져 있으며 이러한 발견이 인간 집단에서 어느 정도 복제되는지 더 조사해야 한다"고 말했다.
임혜정 기자
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