우주 비행은 뇌를 늙게 만든다.

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-10-20 09:29:58
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- 국제 우주정거장에서 돌아온 5명의 러시아 우주인(평균 169일 체류)과 파일럿 연구 수행
- ISS로 출발하기 20일 전, 지구 착륙직후 1주 3주 후에 우주비행사의 혈액샘플 채취
- 뇌세포 손상에 대한 바이오마커로 간주되는 5가지 단백질의 함량 분석
- 뇌 노화 지표인 아밀로이드 단백질과 타우 단백질의 두 가지 변이체 점점 더 많이 검출

우주 비행은 뇌를 늙게 만든다.
ISS 우주비행사에서 검출된 백색 및 회색 뇌 물질의 세포 손상에 대한 바이오마커


신경학적 결과:
우주에 오래 머무르면 뇌에도 흔적이 남는다.
연구자들은 최근 5명의 우주비행사에게서 뇌세포가 실제로 죽는다는 것을 발견했다. 국제 우주 정거장 ISS에서 돌아온 후 그들의 혈액에서 더 많은 수의 단백질이 검출됐으며, 이는 백색 및 회색 뇌 물질이 감소할 때 방출되는 것이다. 우주는 뇌를 조기에 노화시키는 것 같다. 

▲ ISS에서 현장 임무를 수행하는 스티븐 로빈슨(2005) NASA의 설명: 국제 우주 정거장의 Canadarm2 로봇 팔의 발에 고정되어 있는 STS-114 임무의 전문가인 우주비행사 Stephen K. Robinson은 이 임무의 세 번째 현장 임무(EVA)에 참여하고 있다. 사진의 배경은 검은 공간과 지구의 수평선(2005년 8월 3일). 출처; http://spaceflight.nasa.gov/gallery/images/shuttle/sts-114/html/s114e6647.html

장기간 연구에 따르면 우주비행사는 우주에 머무르는 것이 몸과 마음에 부정적인 영향을 미치기 때문에 건강에 해로운 삶을 살고 있다. 무중력 공간에서 근육과 뼈가 사라지고 잠자는 바이러스도 깨어나고 세포의 발전소인 미토콘드리아가 손상된다. 지구로 돌아온 후에도 몇 달 동안 지속되는 뇌 구조의 변화와 정신적 결함도 특히 우려된다.

바이오마커는 신경 세포 손상을 나타내

장기 우주 임무 후 핵스핀에서 보이는 백뇌 물질의 축소가 단지 소성 변형인지 실제로 뇌세포의 파괴에 의한 것인지는 지금까지 명확하지 않았다. 이를 알아보기 위해 뮌헨 루트비히 막시밀리안 대학의 페터 주 오일렌부르그(Peter zu Eulenburg)와 그의 동료들은 5명의 러시아 우주비행사와 함께 파일럿 연구를 수행했다. 5명 모두 국제 우주 정거장 ISS에서 평균 169일을 보냈다.

연구팀은 연구를 위해 ISS로 출발하기 20일 전에 우주비행사로부터 혈액샘플을 채취했다.
다섯 남자가 지구로 돌아온 후, 착륙 직후와 1주와 3주 후에 다시 혈액샘플을 추가로 채취했다. 이 샘플에서 과학자들은 뇌세포 손상에 대한 바이오마커로 간주되는 5가지 단백질의 함량을 분석했다. zu Eulenburg는 "우리는 장기간 혈액에 머문 직후 3주 동안 뇌의 상태를 아주 자세하게 평가할 수 있는 최초의 사람이다"고 말했다.

뇌의 백질과 회백질 손상

결과:
궤도에서 돌아온 우주비행사의 혈액은 신경 손상에 대한 여러 바이오마커에서 상당한 증가를 보였다. 지구 귀환 직후 NFL(Neurofilament Light) 단백질과 GFAP(산성 아교 섬유 단백질)의 증가가 감지됐다. 그들은 팀이 설명하는 것처럼 뇌의 백질에 있는 긴 신경 섬유의 손상과 뇌의 지지 조직인 아교세포의 손상을 말한다.

3주 후, 아밀로이드 단백질과 타우 단백질의 두 가지 변이체가 우주인의 혈액에서 점점 더 많이 검출됐다. 알츠하이머병에서도 생성되는 타우 단백질은 뇌의 회백질 뉴런에 대한 세포 손상의 지표이며 두 개의 아밀로이드 단백질은 뇌 노화의 바이오마커이다. 그들이 우주 정거장에 오래 머물수록 우주비행사에게 집중력이 높아졌다.

가속화된 뇌 노화

"전반적으로 우리의 결과는 경미하지만 지속적인 뇌 손상과 지구로 돌아올 때 뇌의 노화 과정이 가속화됨을 나타낸다"고 zu Eulenburg는 말한다. "뇌의 모든 관련 유형의 조직이 영향을 받는 것으로 보인다."

결과는 수축된 뇌 조직과 감소된 정신 능력에 대한 초기 관찰을 확인시켜준다.
공동 저자인 예테보리 대학(University of Gothenburg)의 헨릭 제터베르그(Henrik Zetterberg)는 "우주 비행 후 혈액 검사를 통해 뇌세포의 손상을 구체적이고 명확하게 입증한 것은 이번이 처음"이라고 말했다.

유발 요인은 아직 불분명

앞으로 달과 화성으로의 비행이 계획되어 있다는 점에서 이에 대한 원인과 메커니즘을 보다 구체적으로 연구하는 것이 중요하다. "무중력때문일까? 아니면 뇌액의 변화일까? 이륙 및 착륙 중 하중이 책임이 있을 수 있을까?” Zetterberg는 궁금했다.

연구자들은 여전히 ​​답에 대해 추측만 할 수 있다. 그들의 의견으로는 한 가지 가능한 이유가 무중력 상태에서 머리에서 정맥혈의 흐름이 손상되었을 수 있다. 시간이 지남에 따라 신경 수압이 증가하여 잠재적으로 뇌 조직이 손상될 수 있다.

"장기 임무 중 신경학적 위험을 최소화하고 연구 결과의 일반적인 임상적 의미를 판단하기 위해서는 우주인이 화성 여행을 떠나기 전에 머리의 압력 상승에 대한 예방 조치와 함께 보다 포괄적인 연구가 절대적으로 필요하다"고 Peter zu Eulenburg는 말했다.
(JAMA Neurology, 2021, doi: 10.1001 / jamaneurol.2021.3589)
출처: Ludwig-Maximilians-Universität München

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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