파킨슨병이 어떻게 뇌에 퍼질까
뇌 물질의 점진적인 분해는 특정 지역 패턴을 따른다.

파괴 패턴:
의사들이 처음으로 뇌 스캔을 사용하여 파킨슨병이 뇌에 퍼지는 방식을 추적했다. 그들은 시간이 지남에 따라 점점 더 많은 뇌 영역이, 회백질의 분해와 손실이 나타나는 순서에 의해 어떻게 영향을 받는지 확인할 수 있었다. 관찰은 또한 뇌세포의 죽음이 뇌에서 잘못 접힌 단백질의 확산과 동일한 공간 패턴을 따른다는 것을 보여준다. 

▲ 빨간색 영역은 파킨슨병 환자에서 뇌 물질의 점진적인 분해가 일어나는 뇌 영역을 나타낸다. © Pieperhoff et al./ Cortex, CC-by 4.

파킨슨병은 알츠하이머병에 이어 두 번째로 흔한 신경퇴행성 질환이다.
이것의 전형은 잘못 접힌 단백질, 이른바 알파-시누클레인이 뇌에 축적되는 것이다. 이러한 덩어리진 단백질은 차례로 도파민 생성 뉴런의 점진적인 죽음을 유발한다. 이 중요한 신경 전달 물질이 없기 때문에 떨림, 느린 움직임, 감소된 움직임과 같은 파킨슨병의 전형적인 증상뿐만 아니라 인지 결핍 및 결국 치매를 유발한다.

파킨슨병 환자들의 뇌를 들여다보다.

현재의 가정에 따르면 알파-시누클레인은 고정된 패턴에 따라 뇌에 퍼져 있다. 응집은 뇌간과 후각구에서 시작하여 중뇌와 흑질을 거쳐 대뇌 피질로 계속된다. 거기에서 알파-시누클레인은 감각 피질에서 전전두엽 피질을 통해 일차 감각 영역과 운동 제어를 담당하는 운동 피질로 퍼진다.

지금까지 이러한 덩어리진 단백질의 확산 패턴이 뇌 물질의 분해에도 해당하는지, 그리고 파킨슨병의 진행성 증상을 설명할 수 있는지에 대해서는 논란이 있었다. 일부 연구는 그러한 과정과 모순되는 것처럼 보였다.

이것이 Forschungszentrum Jülich의 Peter Pieperhoff와 그의 동료들이 9년 동안 37명의 파킨슨병 환자와 27명의 건강한 비교 대상자의 뇌 변화를 추적한 이유다. 그들은 자기 공명 영상의 도움으로 정기적으로 뇌 물질의 상태를 매핑했다.

▲ 파킨슨병 환자의 시간 경과에 따른 회백질 저하 패턴. © Pieperhoff et al./ Cortex, CC-by 4.0

편도체에서 대뇌 피질까지

실제로 회백질 분해에서 특정 지역 패턴이 발견되었다.
측두엽, 두정엽의 인접 부분 및 전두엽의 하부 영역이 가장 빠르게 부피가 감소했다. 감정 조절에 중요한 편도체와 내후각 피질의 저하가 비교적 일찍 나타난다. 후자는 기억을 담당하는 해마와 대뇌 피질 사이의 핵심 인터페이스다.

분석은 또한 대체로 안정적인 정신 능력을 보인 파킨슨병 환자와 정신 쇠퇴가 유의하게 증가하는 환자 사이의 차이를 보여주었다. 후자의 경우, 피질의 후방 부분과 운동 영역이 덜 빠르게 진행되는 증상을 가진 사람들보다 더 심각하고 더 일찍 영향을 받았다. 고급 자극 처리와 밀접하게 연결된 해마, 편도체 및 섬 피질도 이 환자에서 더 일찍 축소되었다.

패턴은 잘못 접힌 단백질의 확산과 유사하다.

뇌 위축의 이러한 시공간적 패턴은 파킨슨병 환자의 뇌에서 잘못 접힌 알파-시누클레인의 확산과 매우 유사한 과정을 따른다. "놀라운 합의가 있다"라고 Pieperhoff는 말했다. 대부분의 참가자는 연구 과정에서 3~5단계의 시누클레인을 경험했다. 회백질 부피 감소 패턴은 이러한 단계와 비교적 잘 연관돼 있다.

또한 흥미롭게도 뇌 물질의 분해는 전반적으로 선형 과정을 따랐다. 연구의 9년 동안 개별 환자에서 눈에 띄는 정체 단계나 특히 급속한 분해 시간이 없었다. 연구팀은 “이는 관찰 기간 연간 수축률이 거의 일정하게 유지되었음을 의미한다”고 말했다.

Pieperhoff는 "파킨슨병에 대한 연구는 거대한 직소 퍼즐과 같다. 각 연구는 새로운 조각을 제공한다"라고 설명했다. 그와 그의 팀은 이제 이 퍼즐 조각 중 또 다른 조각을 찾았다. 연구원은 "언젠가 조각을 모아 질병을 치료하거나 예방할 수 있기를 바란다"라고 말했다.
(Cortex, 2022; doi: 10.1016/j.cortex.2022.03.009)
출처: Forschungszentrum Jülich 독일 율리히 연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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