알츠하이머병 환자 ‘BBB’서 독특한 분자 변화 발견‧‧‧새로운 진단‧치료로 이어질까

알츠하이머병 환자 ‘BBB’서 독특한 분자 변화 발견‧‧‧새로운 진단‧치료로 이어질까: 최재백 / 기사승인 : 2024-07-07 15:27:59

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▲ 알츠하이머병 환자의 혈액-뇌 장벽에서 발생하는 독특한 분자 변화를 발견했다는 연구 결과가 나왔다. (사진=DB)

[mdtoday=최재백 기자] 알츠하이머병 환자의 혈액-뇌 장벽에서 발생하는 독특한 분자 변화를 발견했다는 연구 결과가 나왔다.

알츠하이머병 환자의 혈액-뇌 장벽에서 발생하는 독특한 분자 변화를 발견했다는 연구 결과가 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 실렸다.

알츠하이머병 환자의 뇌에서는 아밀로이드 베타 및 타우 단백질이 축적돼 염증은 물론 치매 증상이 발생하게 된다.

이러한 뇌의 변화는 혈액-뇌 장벽(Blood-Brain barrier, BBB)의 변화로부터 기인한 것일 수 있는데, BBB는 독성 물질로부터 뇌를 보호하며 뇌에 영양분을 공급하는 작은 혈관에 존재하는 반투과성막이다.

뇌 모세혈관의 BBB는 모세혈관 기저막과 내피세포, 주피세포(Pericytes), 성상세포(Astrocytes) 총 세 종류의 세포로 구성돼 있다.건강한 사람의 BBB 구조는 혈액과 신경계 사이의 분자 전달을 조절해 유해 분자가 뇌에 도달하지 못하도록 하지만, 알츠하이머병 환자는 이러한 시스템이 무너지게 된다.

이에 최근 플로리다 메이오 클리닉의 연구팀은 사망한 알츠하이머병 환자 12명과 알츠하이머병 병력이 없는 참여자 12명의 뇌를 부검해 BBB의 분자 변화를 조사했다.

그들은 뇌 검체와 외부 데이터를 종합해 다양한 뇌 영역으로부터 세포 수천 개를 분석했다. 특히 그들은 주피세포와 성상세포에 초점을 두어 혈관 조직에 일차적으로 나타나는 알츠하이머병-관련 분자 변화를 관찰했다. 주피세포는 BBB 통합성(Integrity)을 유지하며, 성상세포는 다른 세포 기능을 보조한다.

알츠하이머병 환자와 알츠하이머병 병력이 없는 참여자는 주피세포와 성상세포 사이의 상호작용 양상이 서로 다르게 나타났다.

연구팀은 주피세포와 성상세포의 상호작용에 영향을 미치는 분자가 VEGFA와 SMAD3 분자였다고 설명했다. VEGFA, 또는 혈관 내피 성장 인자 A는 혈관 발달에 중요하게 작용하며, SMAD3는 유전자 활성과 세포 증식을 조절하는 단백질이다.

생체외(In vitro) 실험 결과, VEGFA 경로가 활성화되면 주피세포 내 SMAD3가 감소하는 한편 VEGFA 경로가 비활성화되면 주피세포 내 SMAD3가 증가하는 역상관 관계가 확인됐다. 추가로 연구팀은 제브라피시(Zebrafish)를 대상으로 VEGFA 경로를 차단했을 때 SMAD3가 항진됨에 따라 BBB가 분해되기 시작했다고 전했다.

나아가 연구원들은 고령 자원자의 혈액을 채취했는데, 혈중 SMAD3 수치가 높은 사람은 아밀로이드 축적, 뇌 위축 등 알츠하이머 병리 정도가 낮은 것으로 확인됐다.

종합해서, 아밀로이드 베타 단백질이 축적된 상태에서 VEGFA 수치 및 신호가 감소하면 SMAD3 수치 및 신호 증가로 이어지고 BBB 통합성을 파괴할 수 있다.

연구팀은 알츠하이머병 환자의 BBB 기능 부전과 관련된 독특한 분자 신호를 이용해 새로운 진단 및 치료법을 마련할 수 있을 것으로 기대했다.